关节软骨组织由于无血管、神经和淋巴组织和细胞密度低，其自我修复和再生能力很差。尽管有传统的**方法，包括骨髓刺激、自体移植物和基质诱导的自体软骨植入，但要获得类似于天然透明软骨的再生软骨是很困难的。Kartogenin (KGN)是一种新兴的稳定的非蛋白化合物，具有促进骨髓间充质干细胞向软骨细胞分化的能力，可促进软骨再生。然而KGN是疏水性**，大部分的KGN会被循环系统吸收从而大大减少其促进软骨再生的作用。

将KGN接枝到超顺磁性氧化铁（USPIO）表面，并将其包裹进纤维素纳米晶/葡聚糖(CNC/Dex)复合水凝胶中，发现KGN可长期稳定地被释放，并能招募内源性宿主细胞、诱导骨髓间充质干细胞分化，促进原位软骨再生。与此同时，USPIO的掺入使水凝胶能明显增强磁共振信号，并保持稳定的弛豫速率，体内外几乎无损耗。

**用沉淀法制作了USPIO，接着通过红外表征发现1710 cm−1处会出现KGN的特征吸收峰，由此表明KGN与USPIO（Fe3O4@SiO2-NH2）的成功结合（Figure 1D）。然后用酸水解方法制备了长度为 87 ± 14 nm直径为7.3 ± 1.8 nm纤维素纳米晶。（图1 B，C）

接着评估了CNC/Dex水凝胶[CNC, 5%(w/w)]在磷酸盐缓冲的生理盐水(PBS, pH 7.4)和胰蛋白酶环境中的降解性能，发现随着时间的推移，CNC/Dex水凝胶在胰蛋白酶环境中降解速度明显快于在PBS中的降解速度（Figure A-D）。然后实验者们用扫描电镜（SEM）、普鲁士蓝结构分析以及核磁共振（MRI）观察了水凝胶的结构，发现USPIO-KGN均匀的分布于水凝胶内（图2E）。并通过MRI成像结果优选出含有0.1% USPIO的水凝胶可以获得MRI图像。

然后通过溶血实验、细胞增殖实验、细胞形态观察以及活死染色等测试，发现这种水凝胶相比于对照组，溶血现象比较少、细胞增殖良好、并且在水凝胶上生长的BMSCs形态正常，由此表明这种水凝胶具有良好的生物相容性。（图3）

接着通过兔软骨缺损模型考察其促进软骨再生的能力，结果发现CNC/Dex/USPIO-KGN水凝胶具有较强的促进软骨再生的能力，发现再生软骨样组织表面光滑，并与相邻的宿主软骨可无边界融合。然后实验者们通过MRI来评估降解残留物的程度和软骨修复程度，结果表明该种水凝胶降解性能良好，降解后被包裹的USPIO可以被组织吸收，从而其中的KGN能够释放入组织，促进软骨再生。（图4）

染色结果表明CNC/Dex/USPIO-KGN组的缺陷部位中含有丰富的软骨基质，包括胶原蛋白、SOX9、聚集蛋白聚糖和多糖等，几乎能与相邻的正常软骨连续融合，修复效果明显优于其他对照组，并且未见水凝胶CNC/Dex/USPIO-KGN和USPIO的残留，由此表明这种CNC/Dex/USPIO-KGN水凝胶和USPIO均具有良好的降解性能，并具备较强的促进软骨再生能力。（图5）

最后研对修复后软骨的炎症和力学性能进行了测试，发现CNC/Dex/USPIO-KGN组的关节液中的IL-β和TNF-α量较低，修复软骨的力学性能与未受损的软骨相近，表明这种新型水凝胶具有良好的促进软骨再生和**软骨损伤炎症的作用。（图6）

这种含有Kartogenin接枝超顺磁性氧化铁纳米颗粒的新型水凝胶可以促进软骨的再生，并具有良好的降解性及MRI显影性，从而为软骨再生修复的研究提供了一种新思路。

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