中科院长春应化所再生医学材料课题组，利用含稀土离子的纳米材料成功制备了一种可降解、体内可MRI示踪的新型组织工程支架和骨科植入材料。该研究通过合成一种GdPO₄?H₂O纳米束，与聚乳酸－聚羟基乙酸共聚物（PLGA）和纳米羟基磷灰石（n-HA）复合，得到的复合材料支架能够引导骨骼生成，并能够利用MRI和CT等临床常规影像技术对植入材料和新骨生成进行实时跟踪观察，解决了以往高分子组织工程植入材料不能体内示踪的难题。该研究工作最近发表于国际知名杂志Advanced Healthcare Materials（Advanced Healthcare Materials, 2016, DOI: 10.1002/adhm.201600249），目前影响因子为5.76。该研究成果已经申请中国发明专利（201410522351.9）。

稀土元素钆（Gd）的化合物及其纳米粒子是一种低毒或无毒T1成像增强剂，在临床上已经广泛应用的含Gd核磁成像增强剂有如Gd-DTPA（马根维显；磁显葡胺）、Mn-DPDP（锰福地匹三钠）等。课题组针对骨骼修复的需要，合成了一种纯六方晶相的磷酸钆（GdPO4?H2O）纳米材料，其中Gd离子可提供MRI信号，而磷酸根（PO₄^3＋）已被认为对骨生长具有诱导活性。这种长1微米，直径30 nm纳米棒排列组成的GdPO₄?H₂O纳米束，在与PLGA/n-HA骨修复材料复合后，在体内可产生有效的MRI信号，用于示踪观察植入物的动态变化过程。同时，随着材料降解和新骨生成，其CT信号逐渐由弱变强。通过MRI和CT的双示踪，既可监视植入支架的变化过程，又可监测到新骨的形成过程，这一新技术为组织工程植入材料的临床术后诊断提供有效手段。GdPO₄?H₂O纳米材料的引入，弥补了高分子可降解组织工程支架体内不可示踪的难题。经过生物学检测和评估，发现掺入GdPO₄?H₂O的复合材料具有较好的生物相容性，还可明显促进骨钙素（OCN）的分泌，有利于钙沉积和骨矿化作用。

在取得上述研究成果的基础上，该课题组正在进一步深入研究此项技术的临床应用可行性。

全文详见：

Scheme 1. Schematic illustration of GdPO4·H2O and GdPO4 nanobundles synthesis and their application in biodegradable bone implants for MR and CT tracing.

Figure 1E.Morphologic analysis of GdPO4·H2O (a–d) and GdPO4 (e–h) nanobundles with SEM (a and e), TEM (b and f), HRTEM (c and g), and SAED (d and h) images

Figure 4. A) T1 MRI images (a–d) and their parametric mapping (e–h) of rabbit radius defects implanted with different materials for 0, 2, and 8 weeks.B) X-ray CT images (a–d) and 3D reconstruction CT images (e–h) of rabbit radius defects implanted with different materials for 0, 2, and 8 weeks.C) H&E and Masson trichrome staining of cross sections of rabbit radius defects implanted for 8 weeks. Bar = 200 μm.