技術名稱 可注射型/連續孔洞之異電凝膠微球3D支架系統於生物醫學之應用
計畫單位 國立清華大學
計畫主持人 胡尚秀
技術簡介
本技術使用目前最先進的天然高分子材料,形成「多孔型可注射自我修復水凝膠 (AMHs)」,在動物實驗中發現,使用此水凝膠對於傷口與神經修復具有極佳的恢復效果。 AMHs最核心的設計,是利用正負電荷高分子,以不破壞連續性支架的方式,將孔洞結構嵌入其中,並同步維持其可注射性之功能。此技術改善了傳統水膠無法操控孔洞結構之缺點,還能大幅提升氧氣與養分交換。微米級尺寸的微球表免電荷與分子作用吸引,可控制水膠的機械性質,達到可注射與封裝細胞之目的。除此之外,AMHs能在生理環境下分解及被體內吸收,並在降解時釋出適量生長因子,大大加速了神經組織修復。AMHs的分解速率還可以藉由實驗設計進行調控,針對不同缺損位置或需求,補充不同特性的水凝膠。
在細胞實驗中,充分的展現了良好的生物相容特性,也讓細胞穩定貼附於材料之中;此外,在大鼠的坐骨神經斷裂模型中,使用AMHs後,四天內使得神經軸突生長4.7 釐米,並於30天後獲得良好的電生理訊號及切片分析,此水凝膠勢必為最有潛力的臨床材料。 創新內容已申請發明專利保護,中華民國專利於2019已獲證,美國專利2020已公告。研究文章於2019年七月發表至Advanced Science (IF=15.8),並榮獲2019國家新創獎 (學研組)殊榮。
科學突破性
傳統發泡劑製備多孔水凝膠之缺點在於無法兼顧細胞封裝相容性,且表現出較差的孔洞連續性與注射性。為此目的,本團隊發明一種「具濃度梯度可可注射式微孔水凝膠(AMH)」之醫療器材開發技術,藉由此新型球體支架系統,大幅強化細胞浸潤與修復效果。不僅克服傳統水膠之無孔洞性或無法控制孔洞結構組成之缺點。
產業應用性
AMHs主要利用正負電荷之雙重高分子,組成含有連續多孔洞的可注射型水膠,水膠中可以包覆不同蛋白,最後在生物體中降解吸收。AMHs之可注射支架特性,可應用於受損組織,如中樞神經、周邊神經、腦組織、肌肉組織或表皮組織,並大幅提高各組織的修復速度。
關鍵字 神經修復 組織再生 生醫工程 可注射式微球 可塑型基材 填充基材 水膠 多孔水凝膠 自我修復 細胞支架
備註
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  • 許如秀
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