背景：关节软骨损伤的治疗一直是运动损伤领域的重要课题，目前的治疗方法除了保守治疗外有关节腔清理术、微骨折术、自体或异体骨软骨移植术、人工关节置换术等多种治疗方法，但各治疗手段都存在有各自的局限性。随着组织工程技术的发展与成熟，组织工程技术逐渐应用于越来越多的领域，应用于多个器官组织的损伤修复，自上世纪90年代，有组织工程技术应用于软骨损伤修复的报道。在这个研究过程中，传统的观察修复效果的方法是将实验动物处死后取实验部位的组织，进行相关的检测和评定，这样的方法只能观察到最终的修复结果，无法动态的监测在修复过程中，种子细胞的转归、迁徙。随着核磁现象技术的发展，SPIO的研制与应用，为实现细胞的在体识别和可视化追踪提供了新的方法。以往的SPIO是Resovist（dm:60nm）和feridex（dm:63nm）,都是由葡聚糖包裹的SPIO，表面都呈负电荷。与细胞表面的负电荷相互排斥，使用这种SPIO在标记过程中，标记效率低下，需要与转染剂结合后才能用于标记。PEI-SPIO（polyethylenimine-superparamagnetic iron oxid）是由聚乙烯亚胺包被的表面呈正电荷的新型包被材料。由于电荷的吸引，不需要与转染剂结合，可以大大提高标记的效率，同时聚乙烯亚胺在体内的降解时间也要比葡聚糖时间长，可以达到更长时间的示踪。目的：用已经掌握的技术方法，获取猪关节软骨细胞并进行培养和鉴定。证实实验组细胞是可以分泌Ⅱ型胶原蛋白以及细胞外基质的透明软骨细胞。再用PEI-SPIO对原代培养的关节透明软骨进行标记，通过研究该粒子标记细胞后对关节软骨细胞的增值、活性和Ⅱ型胶原蛋白基因表达的影响，研究该粒子标记关节软骨细胞的安全浓度和安全标记时间。材料和方法：取1-3月龄的巴马小香猪后膝关节透明软骨体外培养，培养至第2代细胞，制成细胞爬片后做PB染色和透射电镜检查，然后将PEI-SPIO用培养液配制成Fe浓度为2μg/ml、4μg/ml、6μg/ml、8μg/ml、10μg/ml、12μg/ml、14μg/ml的标记液，7种浓度的标记液分别标记的细胞设为实验组，不标记的细胞设为对照组。将实验组和对照组在培育6、12、18、24、30h后，分别通过普鲁士蓝染色，透射电镜，细胞内铁含量，半定量RT-PCR以及WST-1检测来探讨材料对软骨细胞的生物学特性的影响，同时研究该粒子标记关节软骨细胞的安全浓度和安全标记时间。以及通过将PEI-SPIO移植进动物体内后对动物重要脏器的损害的研究，来初步探讨该材料的生物安全性。结果：PB染色显示，几乎所有的细胞都被蓝染，蓝染的部分位于细胞的细胞质，而细胞核中均无蓝染，提示该粒子被细胞吞噬后位于细胞的胞质中，不存在细胞核内。透射电镜的结果也验证了这一点，透射电镜下观察到大量的黑色致密颗粒位于细胞的胞质中，细胞核内未见黑色致密颗粒。磁标记后浓度为6、8、10、12、14μg/ml的实验组PS染色显示80％以上的细胞被铁粒子标记，标记率比较高，通过微量元素检测仪对细胞内铁含量的测定，绘制成曲线发现SPIO标记的时间越长，细胞内铁含量越高，在标记时间超过24h后，各实验组的细胞内铁含量的曲线就趋向平缓，细胞内铁含量就就基本不再增加，提示细胞吞噬标记物已经达到了饱和的状态，即使再增加标记的时间，也无法提高细胞内铁含量，无法提高标记效率。WST-1检测磁颗粒的细胞毒性，未标记的细胞为对照组与标记的各个浓度的细胞为实验组，标记24h后，用分光光度计测OD值，最后发现标记24h后各实验组之间OD值无显著差异，（P>0.05）；各实验组和对照组之间，OD值也无统计学差异（P>0.05）。因此标记24h对于软骨细胞来讲，并不会对其活性产生影响。进一步的研究，对细胞分泌Ⅱ型胶原蛋白的能力进行了研究，用6、8μg/ml浓度标记的软骨细胞，通过标记后测定半定量的RT-PCR，6μg/ml组中的标记组（27.32±1.02）和对照组（28.56±1.15）的目的条带灰度值和内参条带灰度值的比值无统计学差异（P>0.05），而8μg/ml组中标记组（13.04±0.60）与对照组（18.89±1.26）比较有统计学差异（P<0.05），提示6μg/ml的标记液标记24h后对透明软骨细胞中Ⅱ型胶原蛋白基因的表达无影响，而8μg/ml的标记液标记24h后，抑制了透明软骨细胞中Ⅱ型胶原蛋白基因的表达。PEI-SPIO移植进入体内后，重要脏器并未出现明显的病理损伤，PEI-SPIO不会对重要脏器产生损害。结论：分离培养出原代的关节软骨细胞，而且培养的软骨细胞具有分泌细胞外基质和Ⅱ型胶原蛋白的能力等软骨细胞的特性。其次PEI-SPIO可以高效的标记软骨细胞，标记浓度为6ug/ml，对软骨细胞的各生物学特性都没有影响，标记24h即可以完全标记软骨细胞达到饱和。并且初步断定移植进体内后，不会对重要脏器产生明显的病理损伤。