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为解决水凝胶在体内难以追踪的问题，研究人员开发可注射生物相容性水凝胶，封装 [Fe (DFX)2]3?作为 T1 MRI 对比剂。体外显示 r1=4.3 mM?1s?1，体内可稳定成像 72 小时，为生物医学应用提供新方向。
在生物医学领域，组织工程和药物递送系统的发展离不开对生物材料的实时监测。然而，传统水凝胶（Hydrogels, HGs）因与周围组织水分含量相近，在体内难以通过常规成像技术清晰区分，导致无法精准追踪其降解过程和分布情况。磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging, MRI）虽具备无电离辐射、软组织分辨率高的优势，但多数水凝胶需加载对比剂才能实现有效成像。目前临床常用的钆（Gd (III)）基对比剂虽能显著缩短 T1弛豫时间，但存在肾损伤患者中引发肾源性系统性纤维化（NSF）的风险，且在正常人体内的蓄积问题也备受关注。因此，开发安全、高效的替代性对比剂成为亟待解决的科学难题。
在这样的背景下，意大利相关研究机构的研究人员开展了一项创新研究，旨在开发一种可注射、生物相容性良好且具备体内追踪能力的水凝胶体系。他们的研究成果发表在《International Journal of Pharmaceutics》上，为生物医学成像领域提供了新的思路和解决方案。
研究人员主要采用了以下关键技术方法：首先，通过自组装肽 Fmoc-K3 与稳定的铁 (III) 复合物 [Fe (DFX)2]3?的物理封装构建水凝胶支架；其次，利用流变学分析（Rheological Analysis）和显微镜表征（Microscopy Characterization）评估水凝胶的机械性能和微观结构；最后，通过体外弛豫测量（Relaxometric Measurement）和体内 MRI 成像（In Vivo MRI Imaging）验证对比剂的效能和安全性。
水凝胶的制备与体外表征
研究人员通过将 Fmoc-K3 肽溶解于 [Fe (DFX)2]3?溶液，再加入磷酸盐缓冲液（PBS）触发凝胶化，成功制备了负载铁复合物的水凝胶。体外流变学测试显示，该水凝胶具有适宜的机械强度，其刚性结构通过 π-π 堆积、静电相互作用和氢键等非共价作用维持。弛豫测量表明，[Fe (DFX)2]3?在 25°C 和 21.5 MHz 条件下的纵向弛豫率 r1为 4.3 mM?1s?1，接近临床常用钆基对比剂的性能。
体内成像性能验证
在健康小鼠的皮下植入实验中，T1加权 MRI 图像显示，水凝胶支架在注射后 72 小时内仍可清晰检测，证明其在体内具有稳定的滞留性。释放曲线表明，物理负载的铁复合物未从支架中持续扩散，确保了对比信号的稳定性和生物安全性。与基于钆的支架相比，该铁基水凝胶避免了重金属蓄积风险；相较于其他产生 T2对比的含铁系统，其 T1成像的高对比度优势显著。
结构特征与降解动力学监测
铁复合物的引入不仅赋予水凝胶成像能力，还为体外表征基质结构提供了新视角。通过 MRI 信号的动态变化，研究人员可非侵入性地监测水凝胶在体内的降解动力学，这对于评估其在组织再生或药物递送中的疗效至关重要。
研究结论与意义
该研究首次开发了负载低分子量铁复合物 [Fe (DFX)2]3?的肽基水凝胶作为 T1 MRI 追踪剂。实验结果表明，该体系兼具生物相容性、成像稳定性和安全性，为实时监测生物材料在体内的命运提供了有效工具。其创新性在于利用内源性金属离子铁替代钆，规避了传统对比剂的毒性风险，同时通过超分子相互作用优化了弛豫性能。这一成果不仅拓展了 MRI 对比剂的种类，也为组织工程、药物递送系统的体内监测提供了新策略，有望推动生物医学成像与再生医学的交叉发展。
