聚己內酯混合不同種類石墨烯之可降解生醫複合材料支架製作及其生物相容性研究

本研究計劃為一個兩年期計畫。第一年(103 年)目標為生醫複合材料支架製備及其 相關物化與降解性質研究。以聚己內酯(PCL)為基材，分別添加石墨烯、氧化石墨烯粉 末，爾後以氯化鈉(NaCl)為致孔劑，運用溶液澆鑄/粒子析出法製作生醫複合材料支架。 最後針對此支架組成成分、機械、物化性質及表面特性做測試，比較添加不同粉末之生 醫複合材料支架間的差異，並將測試結果做為細胞培養時之細胞黏附、伸展及增殖之参 考依據。接著探討生醫複合材料支架在降解過程中的重量損失百分比及 pH 值變化。本 年度申請者已經有先導型研究，已製作出相關生醫複合材料支架，成果是 PCL 材料添 加石墨烯或氧化石墨烯後，生醫複合材料支架由疏水性變成親水性。 第二年(104 年)目標為兩大部份，分別是生醫複合材料支架之體外細胞培養及動物 實驗。體外細胞培養部份以類骨母細胞(MG63)及人骨髓間充質幹細(hMSC)胞培養於生 醫支架，於不同時間點做生長速度影響測試，並進行細胞毒性測試，觀察生醫複合材料 支架對於細胞新陳代謝功能的影響；之後進行細胞存活率分析(MTT assay)和鹼性磷酸酶 檢測(ALP assay)。本計劃利用雙色染色與即時螢光顯微鏡研究肌動蛋白在細胞內的分佈 以及與細胞膜外基質及細胞膜形成的動態網絡，探討肌動蛋白參與胞攝作用的過程，可 作為探討材料生物相容性的驗證參考。動物實驗部份，將具有孔洞結構之生醫複合材料 支架置於無塵室做滅菌處理，爾後將類骨母細胞培養於生醫複合材料支架上，最後再將 此支架移植於動物(大鼠)身上，觀察動物健康狀況。手術後 8 周，針對生醫複合材料支 架在體內降解過程中是否有炎症產生，類骨母細胞在生醫複合材料支架於骨組織重建進 行觀察及分析。體內評估方面，組織學檢測研究 PCL 混合不同石墨烯粉末之生醫複合 材料支架在植入 2 周、4 周、6 周、8 周後有無組織生長及新骨形成之現象，並利用 Micro-CT 觀察動物骨組織斷層掃瞄，分析生醫複合材料支架之孔隙率及強度，做為生 醫複合材料支架最佳化設計之參考。