磁性納米材料指尺度為 1 ~ 100 nm 的磁性材料，目前以鐵系氧化物居多。磁性納米材料通常在磁性納米顆粒表面修飾上多種生物大分子或者靶的配體，這樣就既具備良好的磁導向性，也具有良好的生物相容性或者靶向性，可與多種功能分子如蛋白質、核酸和維生素等結合，實現磁靶向應用[1].磁性納米顆粒的應用主要見于： 可作為藥物載體，通過外加磁場的作用將藥物靶向定位； 可應用于磁共振成像（ MRI） 作為對比造影劑進行體內示蹤、細胞篩選、生物分離和基因治療等。Mah 等[2]將攜帶有治療基因的病毒載體包被到磁性載體的表面，當磁性載體到達靶部位時通過體外磁場使其滯留在靶部位，這樣可使病毒較長時間接觸靶組織，從而增加基因轉染和表達的效率。

1987 年 Friedenstein 等[3]首次從骨髓中分離獲得骨髓間充質干細胞（ BMSCs） ,自此 BMSCs 移植在動物實驗和臨床應用中得到了重視和發展。BMSCs 在體外特定的誘導條件下或體內特定環境下可分化為骨、軟骨、脂肪、肌肉、骨髓基質、肌腱及韌帶等組織[4].

BMSCs 具有定向遷移至損傷部位進行增殖、分化并修復損傷組織的能力[5].BMSCs 取材容易，對機體損傷小，且體外培養簡單，細胞擴增速度快，由于自體移植無明顯的免疫排斥反應，也不涉及倫理道德問題，具有良好的臨床應用前景，因此，目前在組織工程、基因工程等研究中成為理想的種子細胞，在臨床疾病的治療過程中，對骨骼系統疾病、肝臟纖維化、心臟疾病的治療具有很高的價值[6].

隨著磁性納米材料技術的發展與成熟，利用 MRI標記細胞進行活體示蹤的研究成為當前熱點[7-9].研究者設想將磁性納米顆粒封裝入 BMSCs,在保證BMSCs 生物活性和分化潛能的前提下，在外加磁場的作用下，可實現 BMSCs 在機體內的靶向定位，同時因為磁性納米顆?？勺鳛?MRI 的對比增強劑，可以實現BMSCs 的體內示蹤，動態觀察 BMSCs 的遷移和增殖過程，將磁性納米顆粒封裝入 BMSCs,可以充分發揮兩者的優勢，因而具有廣闊的應用前景。

1 磁性納米材料和 BMSCs 的制備方法

1. 1 常見磁性納米材料制備方法

磁性納米材料一般是鐵氧化物，其制備方法通常有干法與濕法。干法是指在比較劇烈的條件下，使鐵的配合物分解以得到鐵的納米材料； 濕法包括空氣氧化法、共沉淀法、微乳液法及熱分解法。目前在有機相中用的最多的是熱分解法，在水相中則為共沉淀法。

熱分解法是指使用高沸點有機溶劑，使鐵的配合物在高溫下分解，經過氧化和部分還原得到產物[10]; 而共沉淀法是指在液相中將沉淀劑加入到含有鐵離子和亞鐵離子的溶液中，生成磁性納米顆粒。

1. 2 BMSCs 的制備方法

BMSCs 主要存在于骨髓組織中，具有貼壁生長的特性，通過全骨髓貼壁分離的方法，經多次傳代，可以獲得比較純凈的 BMSCs[11].目前制備 BMSCs 的方法主要有流式細胞儀分離法、免疫磁珠法、貼壁篩選法及密度梯度離心法等[12].其中免疫磁珠法和流式細胞儀法制得的細胞活性低下，操作繁瑣，較少使用。目前應用較多的方法是將密度梯度離心法和貼壁篩選法相結合，即通過離心使成纖維細胞和其他單核細胞分離，接種于培養瓶后，利用 BMSCs 的貼壁生長性，獲得足量的 BMSCs[12-14].

2 磁性納米材料對 BMSCs 的影響

2. 1 磁性納米材料進入 BMSCs 的過程和方法

多個實驗表明，磁性納米顆粒及細胞膜表面都帶負電荷，兩者相互排斥，這使得磁性納米顆粒在自然狀態并不能有效地被哺乳動物細胞攝取，標記率低，因此為達到磁性標記細胞的目的，必須通過修飾細胞，再經由吞噬作用、液相胞飲作用、受體介導的吞噬作用和轉染作用促進細胞對其攝取。為了將磁性納米顆粒成功導入 BMSCs,目前常用的方法是使用帶正電荷的基團包裹納米顆粒，基團必須具備生物相容性和可降解性，以避免損傷正常組織。國內學者做了不少相關工作。于春鵬[6]選用帶正電荷的轉染劑多聚賴氨酸（ PLL,0. 75 μg·ml- 1） ,它包裹帶負電荷的納米顆粒，形成兩者的聚合體，更容易穿越帶負電荷的細胞膜進入細胞。陳鵬等[10]使用葡聚糖包被的磁性納米顆粒與 BMSCs 共培養，封裝好的細胞增殖和分化能力均與對照組無明顯差異，磁性納米顆粒晶體表面包裹葡聚糖形成的核殼式結構阻止了氧化鐵顆粒水溶進程并保護細胞不受 Fe 的毒害，是當前使用比較廣泛的一種包被磁性納米顆粒的方法。陳瀛[15]用接種了氨（ Fe304-Si02-NH2） 的二氧化硅（ SiO2） 包裹磁性納米顆粒，使得細胞對磁性納米顆粒的吞噬率大大提高。金旭紅等[16]用硫酸魚精蛋白包裹磁性納米顆粒，可使納米顆粒成功進入 BMSCs,同時不影響細胞活性和分化能力。

雖然包被納米顆粒的方法很多，可以使納米顆粒成功導入 BMSCs,但是包被好的納米顆粒進入細胞的過程和方式尚不清楚，缺乏相關研究，另外不同研究中納米顆粒的性質和形態也并不統一。至于 BMSCs 攝取磁性納米顆粒的過程是否受外加磁場的影響，也未見相關報道。

2. 2 適宜的納米顆粒質量濃度和共同孵育時間

關于納米顆粒標記 BMSCs 的適宜濃度，多個研究。[10,15,17-18]報道所用納米顆粒的質量濃度有所不同。這可能是不同研究使用的納米顆粒直徑和表面包被的修飾物不同，每個實驗室的研究條件也不一樣的原因所致。張瑞平等[19]總結前人的研究成果得出納米顆粒合適的質量濃度是 20 ~50 （ μg Fe） ·ml- 1,此濃度為磁性納米顆粒的理想標記濃度，此濃度下 BMSCs 標記率高，且納米顆粒的細胞毒性及其對 BMSCs 的增殖活性影響較小。一般文獻報道中常用的超順磁性納米鐵離子（ SPIO） 標記細胞的濃度通常在 10 ~ 20 μg·ml- 1.最新研究顯示，SPIO 有效標記 BMSCs 的最低質量濃度為 15 mg·L- 1[20],在 15 mg·L- 1時，SPIO 對BMSCs 標記效率較高，且不影響其存活、增殖。但對納米顆粒和 BMSCs 共同孵育的時間基本一致，為18 ~24 h[18-20],時間過短降低了 BMSCs 的標記率，時間過長影響細胞活性。

2. 3 磁性納米顆粒和 BMSCs 結合物 （ 納米顆粒-BMSCs） 的鑒定方法

多個研究[11-15,17-18]證實，在適宜的濃度范圍內，磁性納米材料對 BMSCs 的形態、生長、遷移、成骨分化能力等無明顯影響，磁性納米材料具有良好的生物相容性。鑒定磁性納米顆粒是否成功標記 BMSCs,以及標記后 BMSCs 細胞的活性和分化能力的方法總結如下。