以明膠為基底之生醫複合材料作為培養椎核細胞並誘導椎核組織再生之研究(1/2)
Date Issued
2003
Date
2003
Author(s)
楊曙華
DOI
912314B002256
Abstract
椎間盤退化及其相關之脊椎病變是導致背痛及醫療支出增加的主要原因之一。儘
管絕大部分導致椎間盤退化的病因仍屬未知，已有許多證據指出椎間盤退化始發
自椎核部分（nucleus pulposus），椎核部分糖蛋白（proteoglycan）含量的減少使
得其含水量下降，而隨著含水量的下降程度逐漸嚴重，椎核組織會變得纖維化，
進而損害椎間盤正常傳遞受力的功能。目前對於退化性椎間盤病變的手術治療包
括椎間盤切除術及脊椎融合手術，椎間盤切除術對於緩解神經根疾症有不錯的效
果，但卻可能導致脊椎運動單元的不穩定，而脊椎融合手術雖有助於椎節受力傳
導的改進並限制不穩定椎節的異常活動，但此手術方式在機械力學及臨床研究上
均顯示有許多的不盡理想之處。雖然仍有許多研究致力於提高脊椎融合手術的成
功率，但有最理想的解決退化性椎間盤病變的方法應為椎間盤的重建並恢復其功
能，因此許多研究則專注於促進椎核組織再生的研究，而移植椎核細胞即為其中
一個頗具潛力的方法，而經由結合生醫複合材料可以增加移植之椎核細胞的數目
及活性。
在此計畫的第一年，我們首先利用Gelatin 和Chondroitin-6-sulfate 為基材，運用
0.1% glutaraldehyde 作為交連劑，研發出一種生醫材料支架，目的在提供一個適
合椎間盤細胞貼附、增生並生產細胞外基質的環境。緊接著就此明膠生醫材料支
架特性加以探討。由掃瞄式電子顯微鏡的照片中，可以發現此支架大型孔隙的大
小平均約100 ìm，我們預期此一較為鬆散的結構可以使培養的細胞較易深入支
架的中心並可以較為均勻的分佈其中，而此支架之內的空間可以容納較多的新生
細胞外基質堆積。此外，由於椎間盤是人體內最大的無血管組織，因此生醫支架
吸收體液的能力對其中培養細胞的養分供給就十分重要。我們針對人體椎核再生
所設計的支架大小為直徑一公分、厚零點二公分的圓盤，此一大小的圓盤狀支架
的平均乾重為28.6 ± 1.5 mg (26.6-30.8 mg)，飽含水分後的濕重為177.9 ± 22.0 mg
(136.4-203.8 mg)，我們所設計的支架約可吸收149.3 ± 21.8 mg (109.1-174.6 mg)
的細胞培養液，約為本身乾重的5.2 ± 0.8 倍(4.0-6.2 倍)，期望此含水能力足以應
付在生物體內無血管環境的養分供給及代謝廢物的排除。如每一個支架與1 x 106
個人類椎間盤細胞一起培養兩小時，可以有4.40 ±0.76 x 105 個細胞(3.50-5.50 x
105 個)貼附在支架上。在利用人類的椎間盤細胞與此明膠生醫材料支架三度空間
培養的先期實驗中，在兩週及六週的培養後，MTT test 顯示出實驗組的生醫支架
有很強的細胞活性表現，並且可在組織切片的染色中發現大量的細胞聚集，顯示
此支架對細胞生存及增生有所助益。
根據在計畫第一年研究所得的成果，計畫第二年將進行更深入的實驗，包括大量
的使用此明膠生醫材料支架做一系列的椎間盤細胞三度空間培養，以MTT test
檢驗其培養細胞的活性，測量於支架中由培養的椎間盤細胞所生成的collagens
及glycoaminoglycans 以評估其產生細胞外基質的能力，並將進行組織切片及免
疫組織化學染色。
Subjects
椎核組織再生
明膠生醫材料支架
三度空間椎間盤細胞培
養
養
Publisher
臺北市：國立臺灣大學醫學院骨科
Type
journal article
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