積層製造之β-三鈣磷酸鹽仿生支架合併生物調控促進臨界尺寸骨缺損組織修復

本計畫旨在結合積層製造技術與材料科學，開發具臨床潛力的β-三磷酸鈣(β-TCP)/聚ε-己內酯(PCL)複合支架，用於顱骨缺損修復。研究內容涵蓋支架製作、細胞分化行為觀察及光生物調節(PBM)輔助治療評估，具體目標如下： 第一年：β-TCP支架的製備與材料特性最佳化 1. 利用溶劑型漿料法結合光聚合固化成型技術，製作β-TCP支架。 2. 確定漿料的最佳配方，改進設備設計與列印參數。 3. 探討不同燒結溫度對支架結構、機械性能及材料特性的影響，為後續複合支架製備提供技術基礎。 第二年：多孔β-TCP/PCL複合支架的製作與細胞行為研究 1. 設計具有漸進結構和孔洞特徵的類骨小梁結構支架，提升其生物功能與力學性能。 2. 利用真空技術將PCL滲入β-TCP支架，製成多孔β-TCP/PCL複合支架，調控支架的降解速率與機械強度。 3. 培養脂肪幹細胞於複合支架上，觀察細胞的黏附、增殖及分化行為，驗證其生物相容性及成骨潛力。 第三年：PBM結合複合支架於顱骨修復中的應用 1. 確定PBM的最佳參數，研究其對細胞成骨分化的促進作用。 2. 將複合支架植入大鼠顱骨臨界大小缺損模型，結合PBM進行修復治療。 3. 系統評估PBM與複合支架結合療法對骨缺損修復的效果，包括新生骨質形成與組織整合性分析。 本計畫的創新性在於： 1. 利用積層製造技術製作具有漸變結構與多孔設計的β-TCP支架，提升其與天然骨組織的相似性。 2. 透過真空技術將PCL均勻滲入支架，形成類骨小梁結構的多孔β-TCP/PCL複合支架，實現降解速率與機械強度的協調。 3. 結合PBM輔助治療，提供具成骨誘導潛力的綜合療法，為臨界大小骨缺損修復提供高效治療方案，具顯著臨床轉化價值。