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更新日期:110年6月23日

本校陳賢燁教授研究團隊突破組織工程支架製造以及模組化新技術 發表於《Nature Communications》

臺大工學院化工系、前瞻綠色材料高值化研究中心及分子生醫影像研究中心陳賢燁教授研究團隊,突破組織工程支架製造以及模組化新技術,日前發表於《自然通訊》期刊(Nature Communications)。

組織工程支架材料提供了再生醫學技術的發展,包含器官及組織的再造或修復。近代先進工程支架的發展也成功開發更複雜的分子與結構靈活的支架,允許在物理和化學方面進行多功能組裝組織工程支架,並模擬天然細胞外基質(ECM)。然而目前面臨的挑戰仍然包括細胞-細胞聚集、多種類型細胞的分佈和定位、細胞類型的共培養、生物分子的分佈和定位、潛在的免疫反應、細胞-材料之間相互作用的操控等限制。本校工學院化工系教授,同時也是前瞻綠色材料高值化研究中心成員,以及分子生醫影像研究中心主任的陳賢燁教授,所率領的跨單位研究團隊在組織工程支架材料的探索中,以突破技術在氣體的環境下可藉由操控氣體分子的熱力學性質,使氣體分子進行昇華(sublimation)以及沉積(deposition)的途徑來製造模組化組織工程支架。同一個支架中由特定功能模塊的空間排列組成,在不同細胞類型和生物微環境之間建立重要的生物界限。此創新的製程無需先進的設備,步驟簡單不耗時,並具備大量生產的潛力。在材料製造的過程中,可以輕易調控支架材料的幾何形狀,調控各種重要的材料物理機械特性,例如材料軟硬度,孔洞大小,孔隙率,;以及調控化學生物特性,例如選擇性分佈生物分子和活細胞的種類,以及組成比例來構成細胞組織生長所需的精密環境。

該研究團隊利用這個先進組織工程支架展示了高度生物相容性,成功引導支架内細胞進行細胞增生,骨分化,以及神經分化,甚至可同時進行多重細胞生長分化以達到複雜的骨組織血管新生(angiogenesis)。

此研究成果再次體現本校跨領域整合(化工技術、綠色高值化材料、生醫分子影像),以及自行研發的實力。核心研究人員還包括分子生醫影像研究中心細胞工程專家吳治宇博士、化工系博士班學生吳亭瑩、以及屏東科技大學熱帶農業暨國際合作系助理教授黃晁瑋,研究成果已於2021年6月登上國際知名科學期刊《自然通訊》(Nature Communications)。目前也正積極著手研究利用此技術製造出更多複雜功能組織工程材料,用於各再生醫學領域的重要應用,期望未來有更多新功能的組織工程材料可以被創造出來。

詳細研究成果請參閱正式發表的全文“Vapor-phased fabrication and modulation of cell-laden scaffolding materials”。文章連結:https://nature.com/articles/s41467-021-23776-8/

  • 圖1

    臺大化工系陳賢燁教授(圖中)及研究團隊成員

  • 圖2

    模組化組織工程支架氣體製程示意圖

  • 圖3

    實驗成果圖

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