細胞在奈米/次微米溝槽表面的行為研究

利用細胞周圍微環境的物理因素，例如材料表面地形，調控細胞的生長和分化行為對於生醫裝置、人體植入物、和組織工程的應用具有重要的影響。物理刺激，例如細胞貼附在具有溝槽的表面，已經證實對於細胞表現具有不同生物程度的影響。本論文的目地為瞭解不同尺寸的微/奈米溝槽表面地形，對於骨骼肌肉細胞、心肌細胞、與間葉幹細胞生長與分化的影響。結果顯示，微/奈米溝槽表面對於三種細胞的排列有顯著的影響，其主要受到溝槽深度的支配，而並非寬度。骨骼肌肉細胞在溝槽表面產生順延後，肌小管融合指數比在平坦表面高，推斷是由於平行排列的骨骼肌肉細胞增加了頭尾相接的機會，進而促進融合行為。而將溝槽表面接枝胜肽後，不但產生平行的肌小管，也提升了整體肌小管融合指數。心肌細胞在溝槽表面產生順延後，細胞的收縮速率較平坦表面高，推斷是由於平行排列的心肌細胞收縮的方向較一致，力量不會互相抵銷導致。而將溝槽表面轉印在較柔軟的材料上，可以延長心肌細胞的收縮功能，證明地形與材料硬度均很重要。間葉幹細胞在微/奈米溝槽表面產生順延後，生長速率和硬骨分化的程度並沒有顯著的改變。但是，對於早期肌肉分化與脂肪分化，在溝槽表面均要比在平坦表面要高。化學的因子與物理的溝槽地形均會對間業幹細胞的分化產生影響，但前者的效應可能更大。本研究證實，微/奈米溝槽表面改變了細胞貼附行為、細胞型態、細胞分化、與細胞的功能。本研究的結果，希望能對於生醫材料的設計、細胞生理學、與組織工程的發展有所幫助。