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研究生: 簡千翔
Chien-Hsiang Chien
論文名稱: 明膠與陶瓷複合式支架培養關節軟骨細胞的研究
Study of cultivation of articular chondrocytes on Gelatin and Ceramic composite scaffold
指導教授: 黃大仁
Ta-Jen Huang
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 化學工程學系
Department of Chemical Engineering
論文出版年: 2006
畢業學年度: 94
語文別: 中文
論文頁數: 81
中文關鍵詞: 生醫陶瓷明膠關節軟骨組織工程複合式支架
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  • 本研究研發一創新的生醫複合式材料來探討修復關節軟骨的成效,選擇與人體骨組織成份相似的陶瓷材料以及生物相容性良好的明膠天然高分子材料,期望兼具兩者的優點使得此一支架有更佳的培養效果,以及克服一些臨床上的問題。
    利用聚磷酸鈣(calcium polyphosphate,CPP)的孔洞來與明膠分子做連結,讓兩者性質大不相同的材質結合起來,表現出來的連結力有相當的水準;輔以β-三鈣磷酸鹽(β-TCP)當作與硬骨細胞培養區的隔離層,避免血管侵入軟骨區影響修復,是一項創新的設計。多重式的支架經過試驗證實陶瓷層不會干擾明膠層關節軟骨細胞的成長,甚至可以抵擋細胞的流失。此外由定性與定量以及RT-PCR實驗發現,體外培養的時間不宜超過二到三週,以免關節軟骨細胞去分化,喪失原有的功能。
    醣胺素(Glycosaminoglycan,GAG)中的硫酸鹽軟骨素為關節軟骨組織中重要的成分,其中的一種型態C6S(chondroitin 6 sulfate),對於其成長有正面的助益。多種與明膠材料的交聯方法中發現,直接加入至培養基中有最大的效應。


    In this study, we developed a novel biomedical composite material to
    estimate the effect on the repair of cartilage tissue. We chose the
    bioceramic which is similar to the composition of native bone and a
    natural polymer-gelatin, which is relatively biocompatible, to make use of
    the advantages of each material to improve the cultivation effect and
    overcome some clinical problems.
    The connected force between calcium polyphosphate(CPP) and
    gelatin layer is fairly strong. We used -tricalcium phosphate(-TCP) as
    the separation layer to prevent blood vessels from invading the cartilage
    zone. After test, it was certified that the growth of chondrocytes on the
    gelatin layer were not interrupted by the ceramic material. The qualitative,
    quantitative and RT-PCR data showed that the period of in-vitro culture
    should not be over two or three weeks; otherwise, the differentiation of
    chondrocytes will occur.
    Chondroitin sulfate is an important component of cartilage tissue; it
    profits the growth of the tissue. We figured out that pouring C6S into the
    medium was the best among methods of cross-linking with gelatin.

    第一章 緒論 第二章 理論與文獻回顧 2-1 軟骨組織學 2-1.1 軟骨組織的結構與特性 2-1.2 軟骨的組成 2-1.3 軟骨的分類 2-1.4 關節軟骨的病變與修復 2-2 組織工程的簡介與發展 2-3 生醫陶瓷材料 2-3.1 概述 2-3.2 生醫陶瓷材料的分類 2-3.3 生物可吸收性材料 2-3.4 聚磷酸鈣(calcium polyphosphate)的應用 2-4 明膠材料 第三章 研究構想 第四章 實驗方法與步驟 4-1 軟骨細胞的培養 4-1.1 取出軟骨 4-1.2 酵素處理 4-1.3 培養初代軟骨細胞 4-2支架製作 4-2.1 β-TCP緻密層 4-2.2 CPP陶瓷粉末製備 4-2.3 β-TCP與CPP複合支架的製作 4-2.4 β-TCP與CPP與明膠複合式支架的製作 – (A)混合交聯法 4-2.5 β-TCP與CPP與明膠複合式支架的製作 – (B)先成膠後交聯法 4-2.6 製作C6S與明膠交聯的支架 4-2.7支架性質分析 4-3培養關節軟骨細胞的測試 4-3.1 不同厚度的CPP陶瓷支架對培養軟骨細胞的影響 4-3.2 探討GAGs與明膠支架交聯後對關節軟骨細胞生長的影響 4-3.3 陶瓷與明膠複合式支架培養關節軟骨細胞的評估 4-4 定量分析 4-4.1 DNA assay 4-4.2 GAGs assay 4-5 定性分析 4-5.1 陶瓷層toluidine blue縱切染色 4-5.2 明膠層H&E染色、Safranin-O染色 4-5.3 RT-PCR 第五章 實驗結果與討論 5-1 明膠與陶瓷複合式支架性質的探討 5-1.1 製作方法不同對結構的差異 5-1.2 SEM結構分析 5-1.3 材料連結力的測量 5-2 不同厚度CPP層對培養關節軟骨細胞的影響 5-2.1 外型觀察 5-2.2 DNA assay 5-2.3 toluidine blue縱切染色觀察 5-3 探討GAGs與明膠支架交聯後對軟骨細胞生長的影響 5-3.1 DNA assay 5-4陶瓷與明膠複合式支架培養關節軟骨細胞的評估 5-4.1 DNA assay 5-4.2 GAGs assay 5-4.3 H&E與toluidine blue縱切染色觀察 5-4.4 Safranin-O 切片染色觀察 5-4.5 RT-PCR 第六章 結論 第七章 參考文獻 第八章 附錄 8-1 實驗儀器 8-2 實驗藥品 8-2.1 軟骨細胞的培養 8-2.2 支架製作 8-2.3 定量分析 8-2.4 定性分析 8-3 標準曲線

    [1] D.W. Hutmacher, Scaffolds in tissue engineering bone and cartilage, Biomaterials, 21,2529-2543, 2000.
    [2] 章世豪,膠原蛋白改質聚α羥酸支架應用於軟骨修復的研究,中興大學化學工程學系,碩士論文,民國90年。
    [3] J. S. Johnna, A. G. Mikos, Review : tissue engineering for regeneration of articular cartilage, Biomaterials, 21, 431-440, 2000.
    [4] J. J. Gartland著,賴祐平編譯,基礎骨科學,藝軒圖書,民國90年。
    [5] 楊長彬,骨性關節炎基礎醫學探討,中華物療誌,第16卷,第一期,民國80年。
    [6] 王盈錦主編,生物醫學材料,國立編譯館,合記圖書出版社發行,民國91年。
    [7] RP. Lanza, R. Langer, J. Vacanti, Principles of tissue engineering 2nd, San Diego: Academic Press, 2000.
    [8] F. Allemann, Effect of hyaluronan on engineered articular cartilage extracellular matrix gene expression in 3-dimensional collagen scaffolds, J Biomed Mater Res 55:13-19, 2001.
    [9] K. Kawasaki, Hyaluronic acid enhances proliferation and chondroitin sulfate synthesis in cultures chondrocytes embedded in collagen gels, journal of cellular physiology 179:142-148, 1999.
    [10] G.. Chen, Development of biodegrable porous scaffolds for tissue engineering, Materials science and engineering C 17 63-69, 2001.
    [11] C. H. Chang, Gelatin-chondroitin-hyaluronan tri-copolymer scaffold for cartilage tissue engineering, Biomaterials,24,4853-4858, 2003.
    [12] 陳皇綺,以新型生化反應器培養工程軟骨之研究,清華大學化學工程學系,碩士論文,民國93年。
    [13] 汪建名主編,陶瓷技術手冊(下),中華民國產業科技發展協進會出版,民國83年。
    [14] C. V. M. Rodrigues, Characterization of a bovine collagen - hydroxyapatite composite scaffold for bone tissue engineering, Biomaterials 24 4987-4997, 2003.
    [15] Z. Xiong, Fabrication of porous scaffolds foe bone tissue engineering via low-temp deposition, Scripta materialia 46 771-776, 2002.
    [16] R. M. Pilliar, Porous calcium polyphosphate scaffolds for bone substitute applications in vitro characterization, Biomaterials 22 963-972, 2001.
    [17] JD. Wells, The processing and in vitro degradation properties of gravity-sintered calcium polyphosphate powders, Canada: University of Toronto, Degree of Master, 1997.
    [18] L . Guo, H. Li, X. Gao, Phase transformations and structure characterization of calcium polyphosphate during sintering process, Journal of Materials Science, 39(23), pp.7041-7047, 2004.
    [19] R. M. Pilliar, Characterization of cartilagenous tissue formed on calcium polyphosphate substrates in vitro, J Biomed Mater Res 62:323-330, 2002.
    [20] C. H. Chang, Cartilage tissue engineering on the surface of a novel gelatin-calcium-phosphate biphasic scaffold in a double-chamber bioreactor, Appl Biomater 71B:313-321, 2004.
    [21] 蕭興仁,應用化學,交大出版社,第十三章-明膠,民國91年。
    [22] C. H. Yao, B. S. Liu, C. J. Chang, S. H. Hsub, Preparation of networks of gelatin and genipin as degradable biomaterials, Materials Chemistry and Physics 83 204-208, 2004.
    [23] H. W. Kang, Fabrication of porous gelatin scaffolds for tissue engineering, Biomaterials 20 1339-1344, 1999.
    [24] 劉峻幗,複合式生醫陶瓷支架上關節軟骨細胞行為的研究,清華大學化學工程學系,碩士論文,民國94年。
    [25] 李偉德,明膠作為關節軟骨組織工程支架對軟骨細胞生長的影響,清華大學化學工程學系,碩士論文,民國94年。
    [26] Y. J. Kim, Fluorometric assay of DNA in cartilage explants using Hoechst 33258, Anal. Biochem.174,168-176, 1988.
    [27]B. O. Enobakhare, D. L. Bader, D.A. Lee, Quantification of sulfated glycosaminoglycans In chondrocyte/alginate culture by use of 1,9-dimethylmethylene blue, Anal Biochem, 243,189-191, 1996.
    [28] 高銘都、黃義祿,病理組織切片技術,南山堂出版,民國90年。

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