幹細胞治療為再生醫學領域的重點發展項目，然而儘管已有許多研究證實細胞治療的高度潛能，其臨床應用仍有諸多困難尚待克服。以治療施行的流程為例，幹細胞在體外培養後的收集與注射移植時，往往需面對以下三大難題：(1)移植細胞失巢凋亡(anoikis)：在收集細胞時，往往會使用酵素(如胰蛋白酶)使細胞自培養容器上脫附。失去細胞/基質間的連結將引發貼附依賴型細胞(anchorage-dependent cell)的失巢凋亡，因而降低整體療效。(2)移植細胞流失：細胞移植時，往往是以生理食鹽水做為傳輸運輸介質以進行注射。由於酵素作用後的細胞是以單顆懸浮形式存在於食鹽水中，體積較小且缺乏貼附基質，因此注射後大多無法有效停留並集中在病灶處，甚至會沿著注射途徑而流失。(3)移植細胞存活不易：疾病或損傷患部之微環境(如發炎、氧化壓力、缺血、缺氧等)相當不利於細胞的存活。因此即便移植當下細胞可以有效送達病灶處，但若無法改善其存活率，則後續的療效發揮將受到相當大的限制。
為了解決上述問題，我們使用甲基纖維素水膠做為培養平台，並搭配dextran與Ficoll多醣所誘發之生物巨分子擁擠效應(macromolecular crowding)使細胞在培養過程中自組裝成三維複合幹細胞球體。由於收集細胞球體時無需使用酵素，故細胞與其他細胞/間質之間的連結可完整保存，因而避免失巢凋亡。此外，細胞球體擁有較大的體積(數百微米)，可增加其注射當下留存於患部的效率。另一方面，當幹細胞以三維複合球體形式進行移植時，其在惡劣環境下的存活率得以顯著提昇，因而有利於後續療效之改善。
為了驗證該技術平台於細胞治療之應用性，我們將三維複合幹細胞球體注射至小鼠缺血性腦中風患部。實驗結果顯示，將幹細胞以三維複合球體進行移植，其在病灶處的短期留存率與長期存活率皆得以顯著提昇，證明該系統可做為一有效之細胞傳遞平台，使更多細胞能在患部發揮作用，進而提昇整體療效。此外，我們亦證明以間葉幹細胞與血管內皮細胞建立之三維複合幹細胞球體，能夠增加細胞間的交互作用，因而促進間葉幹細胞分泌神經滋養因子、促血管新生因子與抗細胞凋亡因子，故可有效緩解中風後的神經發炎、降低膠質瘢痕形成、保護存活神經細胞並促進血管新生，甚至能夠促進神經幹細胞與神經母細胞的增生、遷徙與分化，達到促進神經新生之目的，並使小鼠因中風而受損的運動功能得以有顯著恢復。

本研究以甲基纖維素營造低貼附性表面，結合dextran與Ficoll誘發之巨分子擁擠效應，促進細胞製造基質，進而提昇幹細胞旁分泌因子的保存與功效。當移植三維複合幹細胞球體的同時，也將基質與其中所保存的大量旁分泌因子一併送至病灶處，因而不僅提昇了移植細胞的存活率與功能，並有顯著的微環境調節作用。

將細胞以本平台製備成三維複合球體的形式，與相同細胞總數的細胞懸浮液比較之下，可以顯著提昇其注射移植後在患部的短期留存率與長期存活率，進而對後續療效做出顯著貢獻，因而在細胞治療相關產業具有相當的產業應用性。