探討生醫陶瓷材料β-TCP對骨頭修復程度的 影響

學生姓名: 謝竣宇
指導教授: 黃登福
學　　號: 10832059
學期: 108上
摘　　要: 生醫陶瓷是一種具有良好的生物相容性且無毒之陶瓷，其主要應用為人工關節、人工骨骼表面修飾、人工牙齒與骨骼填充材料等，特性穩定但易碎缺乏延展性。因此本研究探討β-磷酸三鈣 (beta-tricalcium, β-TCP) 對於骨頭修復程度及比較。分別以β-磷酸三鈣 (beta-tricalcium, β-TCP)、無機牛骨粉(Bio-Oss)、自體移植組 (Autogenous) 及自體修復組 (Clot)，利用組織學及免疫組織化學染色法，分析術後30及60天，比較骨頭修復程度。上述4組結果以組織學表示β-磷酸三鈣組修復程度較佳；統計學表示，自體移植組、β-磷酸三鈣組及無機牛骨粉組好修復程度較佳；免疫組織化學分析骨鈣蛋白表示其染色程度深淺之不同，自體移植組、無機牛骨粉組及β-磷酸三鈣組皆呈現較深的染色，優於自體修復組的骨頭代謝及修復程度。β-磷酸三鈣和矽灰石合成的多孔陶瓷支架，依熱循環去除聚合物，製作成海綿形狀的支架，接著利用支架自由釋放矽、鈣及磷的特性，達到類似骨頭組成的比例，比較術後30及60天新生骨組織生成量，並浸入體液模擬液 (Simulated Buffer Fluid, SBF) 測試生物活性及細胞反應。結果以X射線繞射分析儀 (X-Ray Diffraction, XRD)、組織學、光學顯微鏡及掃描電子顯微鏡分析表示，顯著增加新骨的傳導及增生程度，支架的生物活性及細胞反應比一般生醫材料明顯。用骨髓間質幹細胞和β-磷酸三鈣或僅用β-磷酸三鈣比較，植入人體脛骨平台骨折的受傷區域。並透過影像學、生理活性及臨床試驗評估。結果顯示篩查-濃縮-聯合循環系統 ( Screen-enrich-combine circulating system, SECCS) 將骨隨幹細胞與β-磷酸三鈣有效整合，植入後18個月，使用骨髓間質幹細胞和β-磷酸三鈣治療的患者新生骨的比例較多，具有更好的功能恢復，不論是關節功能或周圍的結締組織整合，都明顯有比較好的效果。綜合上述結果，β-磷酸三鈣應用於不同骨頭部位皆有修復骨頭的能力，並搭配不同的生醫材料或細胞，除了可提升其修復效果，還有無毒性易降解的特性，未來希望可以增強其生醫陶瓷之延展性，並廣泛的應用生醫產業。