技術名稱 氣相結構操控製程創建多功能之硬骨及軟骨組織修復裝置
計畫單位 國立臺灣大學
計畫主持人 陳賢燁
技術簡介
本技術藉由透過先進氣相製程(Vapor-Phase Construction),在氣體的環境中創造多功能多孔性骨組織修復裝置。透過物理方面的操控材料孔洞大小與機械强度來模擬骨組織細胞需要的微環境,具備誘導幹細胞走向骨細胞分化的操控能力。此新製程顛覆統氣相沉積只能形成薄膜結構的思維,實現氣體製程可以創三維立體孔洞材料。實際結果並發現此新孔洞材料具極佳的生物相容性及穩定性,可調節強度以及孔隙度為良好的骨細胞載體,且能在三維立體空間結構中生長,遷移,以及發揮重要的骨組織修復功能。
此製程之機制,是先創造一可進行氣體昇華(Vapor Sublimation)之模板,於是在真空環境下操控模板進行昇華現象並生成氣相分子(孔洞形成機制),同時將氣體聚對二甲苯,進行氣相沉積聚合反應(Vapor Deposition Polymerization)於昇華中的模板之上。製程中可同時包覆活性生物分子(例如,富含血小板血漿PRP),且透過調整製程環境改變昇華及沉積速率將可操控孔洞大小與結構;最終形成以聚對二甲苯高分子為基底之多孔狀結構裝置。利用此技術我們創造了新一代骨組織創建與修復的裝置。透過控制孔徑大小、材質硬度與誘導因子包覆等三種方式影響幹細胞分化為骨組織途徑以及骨組織生長微環境,未來可以針對患者需求進行客製化,成為精準醫療之骨科植入物產品。
聚對二甲苯具備美國藥典USP最高等級Class VI之生物相容性,並已通過美國FDA認證於心血管相關產品,是故本技術在材料的選擇上沒有顧慮。技術製程簡單接近一個步完成,因此在量產上有巨大優勢。未來並期望可讓不同功能性分子包含蛋白質、藥物甚至細胞等物質包覆於孔洞結構中,讓應用層面從骨材植入到幹細胞治療都有發展潛力,可進一步在生醫材料上具備更多應用,同時在UPS以及FDA的加持下,可預期進入市場之速度與接受度非常高。
科學突破性
製程創新:打破了傳統技術的限制,技術回歸利用物質基本的熱力學原理,並同時操控物質分子進行氣氣體昇華以及氣體沉積來創建孔洞材料裝置。製程中同時裝載富含血小板血漿PRP。產品裝置功能創新: 具備多功能,可同時擁有客制化機械强度操控能力,孔隙度大小調控能力,及同時擁有骨組織修復能力。
產業應用性
產品製程及多功能性創新,遠勝於當前業界標準。富含血小板血漿PRP可輕易在製程中進行裝載,使產品具有客制化,精準醫療之市場潛力。生產對於環境的衝擊微乎其微,具綠色製程條件,並可達商業級量產的可行性。材料的使用具Class VI以及美國FDA認證歷史,在產品法規認證上具備縮短時程及提升認證確定性等優點。
關鍵字 氣體昇華 氣體沉積 孔洞材料 聚對二甲苯 多功能骨組織修復 富含血小板血漿 綠色製程
備註
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