骨科生醫材料研發：從材料科學到再生醫學
生醫材料與生物感測器應用技術研討會 6月23日 主辦單位： 中華民國生醫材料及藥物制放學會(CRS Taiwan Local Chapter)/德芮克國際股份有限公司許多生醫材料已經廣泛臨床應用在骨科，然而臨床上仍有許多未被滿足的需求。演講者從材料研究的角度出發，說明生醫陶瓷與高分子在骨科器材的應用。
氫氧基磷灰石(hydroxyapatite)是骨骼中主要的無機成分，約占60-70%，最常見的合成方法是共沉法(coprecipitation)，演講者開發溶凝膠法(sol-gel processing)將鈣磷成份從液態轉換成固態陶瓷，其轉換過程分別利用磷-31核磁共振光譜與X光粉末繞射儀決定氫氧基磷灰石生成的溫度與結晶結構。從熱裂解氣相層析質譜儀看到不同加熱速度(10oC/min vs 100 oC/min)對有機物裂解有顯著差異, 該製程可以塗佈氫氧基磷灰石於醫用鈦鋁釩表面，利用快速退火爐可以在遠低於熱力學相轉換溫度合成氫氧基磷灰石，且塗層與鈦合金的接著強度高於60 MPa。前述的塗層可以輕易添加具有抗菌功效的銀離子，實驗結果顯示具有抑制蛀牙病原菌(Streptococcus mutans)功效且對牙齦纖維母細胞(gingival fibroblast)具有生物相容性。
近年來生醫高分子與新製程技術的出現促進骨科再生醫學的研究，演講者的團隊開發聚乙二醇-聚己內酯團聯共聚合物及氫氧基磷灰石作為關節軟硬骨修補的原材料，利用熱擠製型的3D列印技術製備可設計孔洞結構的3D複合材料支架，其材料表面透過化學修飾將RGD短胜肽接枝後，骨母細胞(MC3T3-E1)可以在其表面增生(高DNA含量)，透過FITC螢光染色可以看到F-actin的纖維結構。此外，製備壓克力化學修飾的透明質酸水膠並攜帶乙型轉化生長因子(TGF-b)，將水膠注入多孔3D支架後讓生長因子緩慢釋放促進幹細胞分化為透明軟骨，在浸潤水膠的3D複合支架內培養Balb/c小鼠骨髓幹細胞後，細胞的軟骨基因表現最早是SOX-9在第14天達到高峰，第21天Aggrecan與Collagen 2a1達到高峰。
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