明膠甲基丙烯醯生物墨水於組織工程的應用潛力
學生姓名:
李翊瑄
指導教授:
黃意真
學 期:
114上
摘 要:
明膠甲基丙烯醯化物（Gelatin methacryloyl, GelMA）水凝膠因具備良好的生物相容性、可調控的機械性質與光交聯特性，已被廣泛應用於組織工程與三維（Three dimensional, 3D）生物列印領域。然而，傳統明膠多取自豬或牛等哺乳類動物來源，但由於其可能存在動物性傳染病風險，且在部分宗教與文化中具有使用上的限制，因此近年來魚來源明膠逐漸被視為較為安全且具替代潛力的生物材料來源。第一篇文獻，魚皮來源之明膠取代哺乳類明膠進行甲基丙烯醯化反應，並透過不同濃度的甲基丙烯酸酐製備出多組魚皮 GelMA 生物墨水，以評估其物理與機械性能。再結合人體脂肪來源間質幹細胞（Adipose-derived stem cells, ASCs）及人體血小板裂解液（Human platelet lysate, HPL）進行 3D 列印，形成載有 ASCs 與 HPL 的 3D GelMA 支架。該複合支架於體外培養中展現優異的細胞貼附與增殖能力，顯示其在組織工程中具有應用潛力。然而，魚明膠普遍具有較低的機械強度與較快的降解速率，這些特性限制了其作為生物材料的應用潛力。為克服上述缺點，本研究引入經化學改質的石蓴多醣（Ulvan）增強 GelMA 生物墨水的性能。第二篇文獻，Ulvan 經己二酸二醯肼（Adipic dihydrazide, AD）與甲基丙烯醯氯進行化學改質，成功製備出具光交聯能力的高分子單體（AD-Modified ulvan, UAMa）。與僅以甲基丙烯醯氯改質生成的甲基丙烯化衍生物（Ulvan methacryloyl, UMa）相比，UAMa 與 GelMA 混合形成的複合型生物墨水，展現出更高的生物墨水穩定性與機械強度。此外，其光交聯水凝膠能有效促進人類皮膚成纖維細胞的黏附與增殖，顯示出良好的生物相容性與組織工程應用潛力。綜合而言，透過 Ulvan 的結構改質與魚皮來源 GelMA 生物墨水的開發，不僅有效改善傳統 GelMA 的墨水溶液穩定性與力學性能的不足，同時展現出優異的生物相容性與可列印性，顯示兩者皆具備卓越的組織工程應用潛力。
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