改良甲殼素複合基質促進小鼠頭蓋骨關鍵性骨欠損病灶之骨修復

組織工程、生物材料、幹細胞、藥物篩選等等許多的研究方法，都被積極應用於骨再生醫學領域的實驗研究，希望能夠有效地處理大型骨欠損所衍生的眾多臨床問題。本研究團隊先前已經製備出能夠緩慢釋放BMP-2 的肝素化甲殼素障礙膜，並且於體外實驗中證實它大有可為的效應；然而，當將它應用於體內動物實驗以利引導式修復關鍵性骨欠損病灶時，卻發現該甲殼素膜具有易碎、不易操作以及細胞不易貼附的不良性質。因此，此一研究計畫計畫將甲殼素與葡萄糖液進行梅納反應，製成甲殼素-葡萄糖膜，藉以增加甲殼素膜的親水性質。優化後的甲殼素-葡萄糖膜將在體外試驗中先被驗證其物理性質與生物活性表現。進一步，我們再利用小鼠頭蓋骨之關鍵性骨欠損病灶模型，驗證裝載有BMP-2 的肝素化甲殼素-葡萄糖障礙膜的骨再生能力。我們的假說是：此一改良後的甲殼素複合基質可以有效作為進階性障礙膜之用，並且促進小鼠頭蓋骨之關鍵性骨欠損病灶的骨修復。是以，此一計畫的意向與具體目標概括如下：具體目標一：利用梅納反應製備及優化甲殼素-葡萄糖膜，並探討其物理性質。我們計畫將甲殼素與葡萄糖液進行梅納反應，製成甲殼素-葡萄糖膜，藉以改善甲殼素膜易碎、不易操作及細胞不易貼附的物理性質。我們也將進一步探討肝素化後的甲殼素-葡萄糖膜是否具有更佳的BMP-2 吸附作用，並且測試建立其緩慢釋出BMP-2 的量變曲線圖表。具體目標二：瞭解甲殼素-葡萄糖膜及肝素化甲殼素-葡萄糖膜的生物活性表現。我們計畫將優化後的甲殼素-葡萄糖膜及肝素化甲殼素-葡萄糖膜進行生物活性表現的相關測試研究 (細胞毒性、細胞貼附率、骨分化與骨礦化、發炎反應以及抗菌實驗等)。我們將綜合本階段的生物活性測試結果以及前面研究所得到的物理性質，發展適合應用於生物體內修補關鍵性骨欠損病灶的甲殼素複合基質，以作為引導式骨修復的新型障礙膜之用。具體目標三：應用最優化之肝素化甲殼素-葡萄糖膜，引導式修復關鍵性骨欠損病灶。前述研究階段發展出來的新型障礙膜，預估將同時具備有良好的骨傳導及骨誘導雙重性質，可望有效作為引導式修復關鍵性骨欠損病灶之用。在此一階段的動物體內實驗中，我們將利用此一新型障礙膜吸附外源性之BMP-2，緩慢釋出並治療小鼠頭蓋骨之關鍵性骨欠損病灶，進而將針對病灶內骨修復結果執行定量與定性的骨形成觀測研究，並分析可能的骨癒合模式。預期的結果：我們預期利用梅納反應改良後的甲殼素複合基質，擁有良好的物理與生物活性性質，具有潛力作為引導式骨修復的障礙膜之用。肝素化後的甲殼素複合基質預期將同時具備良好的骨傳導以及骨誘導的雙重性質，更將提供一種大有可為的骨骼組織工程材料。這項新型的障礙膜未來可以應用於牙科以及骨科領域，協助修復骨欠損病灶，並達到防止細菌感染的效果。

系統編號:PC10607-0365
原計畫編號:MOST106-2314-B182-012