Applications of Dc Plasma Surface Modification Patterned Systems in Hepatic Tissue Engineering

本研究利用新式的脈衝直流電漿系統，改質PMMA 材料的表面性質，並且接枝具生物辨識性的分子，以促進細胞貼附、生長、與功能表現。此外，由於細胞共培養在諸多的文獻中已證實可促進細胞的生長或分化，以及強化細胞功能表現，因此在本研究中將使用材料表面構形(圖案) (surface pattern) 技術，使兩種細胞能夠在限定的區域內生長，並觀察細胞-細胞間的交互作用，以瞭解細胞在共培養的條件下作用的機制。在使用的材料上，除了使用PMMA film 2D 平面薄膜作為基礎培養操作環境外，另外亦設計改良式電紡織(electrospinning)設備用來開發3D 結構的PMMA membrane。由電紡織製備之3-D 結構骨架具有可控制的孔洞性；低質傳阻力；次微米或奈米等級的3-D 纖維絲亦提供極大的比表面積供細胞貼附，且可利用脈衝直流電漿表面改質法將此材料的兩面分別改質為不同的性質，用以進行細胞共培養。完成上述的材料開發後，將使用此不同表面構形化與性質的材料於適合的生物反應器(spinner flask, perfusion bioreactor)中，期望能夠產生達到最佳細胞代謝或是誘導細胞功能表現之目的，進而作為未來在人造組織或是器官上研究的基礎。藉由以往本實驗室在人工肝臟研究之基礎，本計劃將特別著重表面構形與細胞共培養技術在肝組織工程之應用。藉由二氧化碳雷射進行穿透切割光遮罩，將此遮罩與待改質的PMMAfilm 貼在一起，放到電漿反應器中進行表面改質，使鏤空的部份被電漿改質成為具有過氧化物官能基的表面，再進行丙烯酸與半乳糖接枝，形成交錯具有圖案化的半乳糖通道，與不親水的原始材料通道，再將此材料重新放入電漿反應器中使用電漿進行2 秒鐘的改質，使不親水的原始材料具有些微的親水性讓纖維母細胞貼附，而不損失已接枝之半乳糖，如此即可完成不同性質的表面圖案化程序。經由上述表面圖案化生產出的2D 材料表面，肝細胞僅會貼附在有半乳糖改質的限制區間，在肝細胞貼附後48小時將纖維母細胞接種於材料表面，纖維母細胞僅會貼附於第二次電漿改質的區域，不貼附於肝細胞上，如此即可建立進行細胞共培養系統。對於3D 結構的electrospun PMMAmembrane，則將此骨架的兩面分別改質為不同性質，供肝細胞與纖維母細胞個別貼附，用以進行細胞共培養。

Project ID:PB9706-1244
External Project ID:NSC96-2221-E182-028-MY2