组织工程作为再生医学领域的重要研究方向,能够修复和重建受损部位,在一定程度上恢复组织器官的生理功能,具有深远的临床应用前景。然而,其作为植入物在体内的命运尚不能有效的被追踪和标记^[1,2]。磁共振成像（MRI）作为一种实时有效的监测工具受到了研究者的密切关注。超小型顺磁氧化铁（USPIO）作为一种临床应用批准的MRI造影剂,具有优越的生物相容性,在植入体内后,能够有效提供受损部位的动态变化图像,并可原位评估人工植入物的降解情况^[3,4]。明胶作为一种天然的胶原降解产物,来源广泛且价格便宜,丰富多样的官能团及良好的细胞质基质模拟性,作为组织工程植入物,具有明显的优势^[5]。本论文采用不同的手段,设计、制备和表征了两种具有MRI造影功能的复合支架,作为负载干细胞的平台,用来修复重建特定的组织和器官,并能够有效的提供一个可视化的监测手段。一、负载间充质干细胞的明胶/明胶-聚己内酯/顺磁性氧化铁/氧化石墨烯复合支架的研究本实验研究设计了一种多功能化的三维多孔支架。Gel是一种常见的天然生物材料,我们选取用来作为复合支架的基材。明胶-聚己内酯（Gel-PCL）是一种天然高分子与合成高分子的接枝物,能够有效改善材料的机械强度,调整复合体系的降解性,应用于不同的组织和器官。USPIO加入被应用于无创成像,监测组织工程植入物的降解,以及新生组织的重塑。氧化石墨烯（GO）的功能修饰以满足特定组织和器官的电生理学要求。我们同时加入了USPIO和GO,多功能的修饰了明胶/明胶-聚己内酯支架,通过冷冻干燥法,制备了明胶/明胶-聚己内酯/顺磁性氧化铁/氧化石墨烯复合支架（Gel/Gel-PCL/USPIO/GO）,能够匹配一些特定的人体组织和器官,例如神经、肌肉和心肌组织,可以满足体内的电生理功能,并提供了一种无创监测的手段。我们通过体外评估支架的物理化学表征和生物相容性,与骨髓间充质干细胞（bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs）共培养的结果显示出良好的细胞相容性,也表现出良好的血液相容性。二、顺磁性氧化铁修饰的明胶甲基丙烯酸/明胶-聚己内酯光交联水凝胶的制备及其3D生物打印性质的研究水凝胶作为组织工程植入体,含水量极高,具有人体组织模拟性,其内部的多孔结构,为细胞的生长发育提供了良好的条件。然而,水凝胶在实际的应用中,由于成型性和机械强度不理想,难以匹配复杂人体组织的力学要求,难以满足临床伤患的实际需要。基于此,面对不同的病人和不同受损部位,我们采用了一种紫外光交联成型的水凝胶,明胶甲基丙烯酸（GelMA）,能够可调节的、快速的固化。进一步的,为了满足不同病患的精确化治疗,我们采用了三维（3D）生物打印的技术来进行水凝胶的形状模拟、技术设计、模型建立和三维生物打印光交联成型。同样的我们在该体系中也加入了USPIO,构筑了明胶甲基丙烯酸/明胶-聚己内酯/顺磁性氧化铁（GelMA/Gel-PCL/USPIO）多功能化水凝胶体系,赋予了光交联水凝胶的MRI能力。通过流变性能测试、MRI的显影效果测量和细胞生物相容性,证明了复合体系作为植入体和MRI显影载体的可行性。