海砂與牡蠣殼作為骨質生醫材料之研究

學生姓名: 陳凱軍
指導教授: 黃登福
學期: 106下
摘　　要: 台灣海砂之潛藏蘊藏量十分豐富，海砂的主要成分為二氧化矽 (silicon dioxide; SiO2)；牡蠣其外殼之主要成分由碳酸鈣 (calcium carbonate; CaCO3)。臨 床上病人於骨缺陷處進行骨移植手術，需要填補生醫材料，含矽生醫材料能促進 骨缺陷部分之氫氧基磷灰石的形成，而牡蠣殼則能提供骨修復所需要的大量鈣離 子。矽酸鈣 (calcium silicate, CaSiO3) 材料含有良好的生物相容性與骨傳導性質， 因此本研究目的為：利用海砂以及牡蠣殼合成矽酸鈣作為生醫材料之可行性，將 海砂與牡蠣殼廢棄物完全利用，並提高經濟價值。本研究以海砂與牡蠣殼粉混合， 經 由 兩 種 轉 換 方 式 ： 固 態 反 應 (solid state reaction) 及 水 熱 轉 換 方 法 (hydrothermal reaction)，分析轉換之材料其型態、組成與細胞生長表現。經晶體 鑑定與官能基分析後，以海砂與鍛燒 (calcination) 後的牡蠣殼粉混合再以水熱反 應處理的組別 (HC1′) 和矽酸鈣標準品結晶相與官能基最相似。分析材料的金屬 離子含量，結果顯示，材料並無對人體有害之金屬元素。在細胞實驗的部分，實 驗分為浸漬液組別與將材料製成錠片兩個組別，與人類類骨母細胞 (MG-63) 進 行共培養。經細胞毒性與成骨分化的測試，顯示出材料無細胞毒性，且能促進細 胞的生長，並能促進成骨細胞的分化。經晶體鑑定、細胞毒性與骨母細胞分化的 試驗等，表示本次研究所合成出的材料有應用於修補骨缺陷之潛力。