如今，人们对能够引导并影响细胞活性以实现骨再生的系统开发越来越感兴趣。在此背景下，本研究首次采用I型胶原蛋白和超顺磁性氧化铁纳米颗粒（SPIONs）的组合来设计兼具磁性和生物相容性的静电纺丝支架。为此，通过热分解获得尺寸为12nm的SPIONs，并通过与二巯基琥珀酸（DMSA）的配体交换将其转移到水性介质中。随后将SPIONs掺入I型胶原溶液中，以证明所得混合制剂的静电纺丝可加工性。采用优化方法制备的纳米结构支架由100至200nm的随机取向胶原纤维组成，其中SPIONs分布并嵌入到胶原纤维中。事实证明，含有SPIONs的静电纺丝结构仅保留了纳米颗粒的磁性，使这些基质成为探索生物医学应用磁刺激的绝佳选择。此外，对这些胶原支架的生物学评估证实了前成骨细胞MC3T3-E1细胞和人骨髓间充质干细胞（hBM-MSCs）的高活性、粘附和增殖。
图1.Fe3O4-OA纳米粒子的粉末X射线衍射图（A）、TEM照片（B）以及通过对不同的TEM照片进行统计处理得到的纳米粒子尺寸分布（C）。
图2.掺入SPIONs之前（20%N_COL）和之后（20%N_COL/2%SPIONs）的胶原蛋白制剂的粘度。
图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图像显示了微尺度的纤维结构。红色箭头表示沿着纤维存在SPIONs。
图4.20%N_COL/2%SPIONs的TEM图像突出显示了SPIONs在胶原纤维中的分布：水平（A,B）和垂直部分（C,D）。
图5.Fe3O4-DMSA纳米粒子（A）和20%N_COL/2%SPIONs支架（B）的磁化曲线归一化为铁的克数。插图显示了低场曲线的放大。
图6.在20%N_COL和20%N_COL/2%SPIONs支架上孵育2天和5天后hMSCs的细胞活性（由AlamarBlue测定）。*表示与对照相比，p<0.01；#表示与对照相比，p<0.001。
图7.在20%N_COL（A）和20%N_COL/2%SPIONs（B-D）支架上培养5天的hMSCs的代表性共聚焦激光扫描显微镜图像。F-肌动蛋白纤维用Atto 565-phaloidin染色以观察细胞骨架并确定细胞形态（红色荧光），细胞核用DAPI（蓝色荧光）染色。使用Z轴投影生成图像（A,B）。（C,D）对应于20%N_COL/2%SPIONs静电纺丝支架的z-投影3D重建和不同倍数的放大。（C）从表面到200微米z高度的低倍放大3D重建。（D）从支架中心到100微米的高倍放大3D重建。
图8.孵育5天后，在20%N_COL（A）和20%N_COL/2%SPIONs（B）上培养的hMSCs的代表性SEM显微照片。图像中用箭头和方框突出显示的区域分别表示这些细胞以丝状伪足和片状伪足形式的不同投影。
