蔡偉博臺灣大學：化學工程學研究所周軒弘Chou, Hsang-HongHsang-HongChou2007-11-262018-06-282007-11-262018-06-282005http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/52328本研究的目的在於探討不同條件的機械性壓縮對於軟骨細胞—鷹架複合體的影響。我們以聚氨酯（Pellethane）為基材，並且以溶液鑄造—鹽析法（solvent casting and particulate leaching method）製作出孔隙度為82%，佈滿彼此相連以及開放性孔洞的彈性鷹架。將細胞（或者混合第I 型膠原蛋白水膠）植布於鷹架內，培養5 天之後，移入本實驗室設計的生物反應器內進行不同應變（20%或30%）、不同時間（0，4，8，12，24 小時）的週期性（0.1 Hz）機械壓縮以及以30%應變壓縮12 小時後繼續培養0，2，6，12，24 小時，並且以RT-PCR觀察第II 型膠原蛋白、aggrecan 以及第I 型膠原蛋白的基因表現。我們的研究結果發現，aggrecan 的基因表現隨著壓縮時間的增加而有增高的趨勢，然而機械性壓縮對於第II 型膠原蛋白以及第I 型膠原蛋白沒有顯著地影響。動態機械性壓縮與彈性鷹架的系統可能有潛力應用於軟骨組織工程中。The goal of this study was to evaluate the effect of dynamic mechanical compression on articular cartilage tissue engineering. We designed a compressive bioreactor and fabricated elastic polyurethane (Pellethane) scaffolds with porosity of 82% and pore size ranged from 200 to 350 µm. Chondrocytes mixed with/without type I collagen hydrogels were seeded into scaffolds. After cultured for 5 days, chondrocyte-scaffold complex was exposed to the uniaxial dynamic compression of 0.1 Hz frequency. The compression of 20% and 30% strain was applied for 0, 4, 8, 12, 24 hours. The other protocol was to culture chondrocyte-scaffold complex for periods of 0, 2. 6, 12, 24 hours respectively after exposed to a 30% strain compression for 12 hours. The cellular response was assessed using RT-PCR assay to quantify expression of type I collagen, type II collagen and aggrecan. We found that the relative intensity of aggrecan was increased with loading duration and maintained for a while after compression, while there was no significant effect on type I and type II collagen gene expression. This system of dynamic compression and elastic polyurethane scaffold may be contributed to the application of engineered cartilage.中文摘要 I Abstract II 目錄 III 圖目錄 VI 英文縮寫與符號說明 X 中英譯文對照表 XII 第一章 緒論 1 1.1 關節軟骨 1 1.2 關節軟骨的損傷與修復 2 1.3 組織工程 5 1.4 組織工程的鷹架和材料 7 1.5機械性壓縮對於關節軟骨的影響 9 1.6 研究動機與目的 11 1.7 研究架構 12 第二章 實驗藥品、儀器與方法 13 2.1 可壓縮式生物反應器的設計 13 2.2 實驗藥品 23 2.2-1 多孔性聚氨酯彈性鷹架製備 23 2.2-2 細胞培養 23 2.2-3 RNA萃取、RT-PCR與DNA電泳 24 2.3 實驗儀器 25 2.4 溶液配置 26 2.5 實驗方法 29 2.5-1 細胞培養 29 2.5-2 聚氨酯薄膜的塗佈與細胞植布 30 2.5-3 多孔性聚氨酯彈性鷹架的製作 31 2.5-4 將軟骨細胞植布於鷹架上 32 2.5-5 細胞計數 34 2.5-6 生物反應器動態壓縮 34 2.5-7 RNA萃取及RT-PCR 35 2.5-7-1 RNA萃取 35 2.5-7-2 反轉錄 36 2.5-7-3 Polymerase chain reaction 36 2.5-7-4 DNA電泳 38 第三章 結果與討論 39 3.1 聚氨酯彈性鷹架 39 3.1-1 聚氨酯彈性鷹架的結構 39 3.1-2 聚氨酯生物相容性測試 41 3.2 機械性壓縮對軟骨細胞—鷹架複合體基因表現的影響 43 3.2-1 將軟骨細胞直接植布於鷹架進行不同時間及不同應變的壓縮 43 3.2-2 將軟骨細胞混合水膠植布於鷹架進行不同時間及不同應變的壓縮 47 3.2-3 以0.1 Hz 30%應變壓縮12小時後各時間點的基因表現 55 第四章 結論 88 參考文獻 90 附錄 1011447885 bytesapplication/pdfen-US關節軟骨組織工程機械性壓縮第I型膠原蛋白第II型膠原蛋白aggrecanarticular cartilagetissue engineeringmechanical compressiontype I collagentype II collagenthesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/52328/1/ntu-94-R92524067-1.pdf