如今，人們對能夠引導并影響細胞活性以實現骨再生的系統開發越來越感興趣。在此背景下，本研究首次采用I型膠原蛋白和超順磁性氧化鐵納米顆粒（SPIONs）的組合來設計兼具磁性和生物相容性的靜電紡絲支架。為此，通過熱分解獲得尺寸為12nm的SPIONs，并通過與二巰基琥珀酸（DMSA）的配體交換將其轉移到水性介質中。隨后將SPIONs摻入I型膠原溶液中，以證明所得混合制劑的靜電紡絲可加工性。采用優化方法制備的納米結構支架由100至200nm的隨機取向膠原纖維組成，其中SPIONs分布并嵌入到膠原纖維中。事實證明，含有SPIONs的靜電紡絲結構僅保留了納米顆粒的磁性，使這些基質成為探索生物醫學應用磁刺激的絕佳選擇。此外，對這些膠原支架的生物學評估證實了前成骨細胞MC3T3-E1細胞和人骨髓間充質干細胞（hBM-MSCs）的高活性、粘附和增殖。
圖1.Fe3O4-OA納米粒子的粉末X射線衍射圖（A）、TEM照片（B）以及通過對不同的TEM照片進行統計處理得到的納米粒子尺寸分布（C）。
圖2.摻入SPIONs之前（20%N_COL）和之后（20%N_COL/2%SPIONs）的膠原蛋白制劑的粘度。
圖3.所得20×20mm 20%N_COL/2%SPIONs支架的照片（A），20%N_COL（B）和20%N_COL/2%SPIONs（C,D）的SEM圖像顯示了微尺度的纖維結構。紅色箭頭表示沿著纖維存在SPIONs。
圖4.20%N_COL/2%SPIONs的TEM圖像突出顯示了SPIONs在膠原纖維中的分布：水平（A,B）和垂直部分（C,D）。
圖5.Fe3O4-DMSA納米粒子（A）和20%N_COL/2%SPIONs支架（B）的磁化曲線歸一化為鐵的克數。插圖顯示了低場曲線的放大。
圖6.在20%N_COL和20%N_COL/2%SPIONs支架上孵育2天和5天后hMSCs的細胞活性（由AlamarBlue測定）。*表示與對照相比，p<0.01；#表示與對照相比，p<0.001。
圖7.在20%N_COL（A）和20%N_COL/2%SPIONs（B-D）支架上培養5天的hMSCs的代表性共聚焦激光掃描顯微鏡圖像。F-肌動蛋白纖維用Atto 565-phaloidin染色以觀察細胞骨架并確定細胞形態（紅色熒光），細胞核用DAPI（藍色熒光）染色。使用Z軸投影生成圖像（A,B）。（C,D）對應于20%N_COL/2%SPIONs靜電紡絲支架的z-投影3D重建和不同倍數的放大。（C）從表面到200微米z高度的低倍放大3D重建。（D）從支架中心到100微米的高倍放大3D重建。
圖8.孵育5天后，在20%N_COL（A）和20%N_COL/2%SPIONs（B）上培養的hMSCs的代表性SEM顯微照片。圖像中用箭頭和方框突出顯示的區域分別表示這些細胞以絲狀偽足和片狀偽足形式的不同投影。
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