生物材料的发展为组织工程和肿瘤治疗的联合提供了新思路,开发新型多功能生物材料有望提高肿瘤治疗效果的同时实现组织缺损的修复。肿瘤治疗与组织修复一体化治疗方案可以通过多样的生物材料搭载不同类型的细胞、药物,以在术后清除残余的肿瘤细胞和预防肿瘤的转移,同时可以通过生物材料的设计以促进细胞迁移、增殖、分化,恢复正常组织结构和功能,避免多次手术对机体造成伤害。所以,开发治疗与修复一体化方案逐渐成为肿瘤治疗的新兴策略。此外,利用荧光成像技术和磁成像技术（MRI）可以实现组织工程材料可视化,对细胞、药物、支架材料实时监控与追踪,为组织工程材料的设计提供指导。本文以水凝胶作为药物和细胞的载体,构建了两种不同的可视化组织修复材料,有望用于骨癌和乳腺癌的术后治疗与修复,并利用荧光成像和MRI对两种生物材料进行监控追踪,以实现治疗与修复过程的可视化。本课题共分为两部分:第一部分是设计了一种可用于骨缺损组织修复的光磁双模式可视化水凝胶。本部分实验制备了一种利用光磁双模成像引导的用于骨缺损部位修复的钆-原卟啉-PEG4000/α-环糊精水凝胶,将巨噬细胞RAW264.7和骨形成蛋白（BMP-2）载入水凝胶中,为骨缺损组织的修复提供条件。该光磁双模水凝胶系统具有生物相容性高、毒性小等优点,水凝胶中的巨噬细胞RAW264.7可以稳定存活并通过与内源性巨噬细胞产生协同作用,分泌细胞因子,从而招募更多的内源性巨噬细胞,参与组织修复。BMP-2具有刺激间充质干细胞增殖和促进成骨细胞增殖等作用,可增加巨噬细胞趋化因子的分泌,从而募集更多的内源性巨噬细胞。同时通过多光谱荧光分析技术与磁成像技术相结合,克服了荧光成像穿透性差和MRI灵敏度不高的缺点,在组织修复过程中分别对细胞、药物、支架实现实时追踪,为骨缺损修复组织工程材料体系的可视化提供了一种技术方法。第二部分研究设计了一种集成肿瘤治疗与组织修复功能于一体的可视化水凝胶/聚乳酸3D打印支架体系。本部分实验制备了一种利用磁成像引导的用于光热联合免疫治疗的CpG-Fe3O4纳米粒水凝胶/聚乳酸支架体系。寡核苷酸（CpG）与Fe3O4纳米粒结合后,提高了树突状细胞（DC）对CpG的摄取能力,增强了其免疫刺激效果。Fe3O4纳米粒自身具有很好的光热效应,可以利用808 nm激光照射对乳腺癌（4T1）进行术后光热治疗,在杀伤残余肿瘤细胞的同时产生大量肿瘤相关抗原,与CpG佐剂联合刺激机体免疫系统发挥更强的免疫作用,有效抑制肿瘤的复发。水凝胶结合聚乳酸3D打印支架（PLA）为纳米药物在体内的缓控释放提供了条件,同时也为搭载的小鼠上皮细胞（HC11）提供了黏附和生长的空间,有望为乳腺组织再生提供一种可行的方案。Fe3O4纳米粒自身的超顺磁性为支架的追踪提供了成像条件,可利用核磁共振大鼠成像研究系统对水凝胶实现定位与追踪。综上所述,本文设计了两种不同类型的生物材料用于实现骨缺损和乳腺癌治疗与修复一体化,通过免疫学指标对治疗效果进行了评价,并利用磁成像和荧光成像作为监控手段,对治疗与修复体系中的细胞、药物、支架进行了追踪,为可视化组织工程材料的设计提供了指导。