在长期的活动和使用过程中,人体关节软骨会遭受磨损、受伤或退化,关节炎等疾病的发生率提高,但由于软骨的无血管性,低细胞密度及低增殖活性,损伤后的关节软骨会遗留永久性病变,不能再生。现有的一些临床治疗手段难以实现软骨缺损结构和功能的再生,基于细胞治疗的软骨组织工程拓展了软骨缺损的治疗方法,采用含细胞的软骨组织工程水凝胶可实现软骨缺损的原位修复,但该方法仍面临细胞数量及其分化行为的调控问题。同时,软骨组织工程往往涉及复杂、耗时的体外构建过程,因此难以在临床上实现推广应用。通过原位募集干细胞可以实现软骨组织的原位诱导再生,该方法避免了软骨组织工程中使用细胞时面临的诸多问题。迄今为止,能够募集干细胞的因子有很多报道,但是由于诱导因子本身具有较短的半衰期或者容易变性失活,很难诱导治疗长周期的组织,加大给药量不仅增加肝脏肾脏等器官的负担,还会使得机体产生耐药性,因此稳定的诱导因子以及缓慢的释放体系成为一个重要的问题。基于上述问题,我们将一种非蛋白、能募集宿主骨髓间充质干细胞至软骨缺损部位并诱导分化成软骨细胞的趋化因子kartogenin(KGN)接枝至超顺磁性四氧化三铁(USPIO)纳米粒子表面,并负载至天然多糖交联改性后的葡聚糖(Dex)/纳米微晶纤维素(CNC)水凝胶中,制备出新型功能化CNC/Dex/USPIO-KGN复合水凝胶。与CNC/Dex/KGN相比,复合水凝胶CNC/Dex/USPIO-KGN能获得更明显的缓释效果,改性制备出的复合水凝胶满足软骨修复需求的力学特征,并且募集的骨髓间充质干细胞能很好的在复合水凝胶中粘附、增殖、分化,同时负载至复合水凝胶中的USPIO在体外体内能获得较好的核磁共振成像稳定性。兔子软骨缺损12周修复后,缺损部位的新生组织具有明显的软骨结构,新生软骨层有均匀分布的II型胶原和糖胺多糖,与天然软骨一致。同时通过无损监测获得的新生软骨形貌以及植入的水凝胶的状态与取材后观察获得的结果一致,结果表明制备的新型功能化复合水凝胶具有较好的促进软骨修复作用,并且提供了有效的诊断手段。