Tangerine John

2013/11/25

組織工程與再生醫學

組織工程三要素：生醫材料、幹細胞、訊息調控

王子威 清華大學材料工程

Science or Fiction?
在老鼠背上培養人的耳殼，從動物至人體實驗，耳殼無太複雜的血管和構造，人造膀胱、人工氣管，血液供應和神經支配的網絡系統。

組織工程發展史，器官來源不足，眼角膜、肝、心、腎……沒有或者不批配，抗免易排斥藥物，很容易因小感冒而有生命危險等問題。

● Scaffold, Cell, Signal即三要素。

各種材料友各自優缺點，不管是天然還是合成，合成儘管取之不盡、用之不竭，但生物相容性較差。

希望達到怎樣的程度→複合材料、奈米製程，生醫材料發展趨勢。

Tissue Engineering Approach, 從人體取得組織、細胞，培養增生純化，植回患者體內。

幹細胞，等級、來源、數量。

藥物釋放系統，和生醫材料也有關連。

Scaffold，各式各樣，看需求決定。
Cell，投其所好，目標是再生，生物反應器。利用網狀立體結構，模擬環境，避免細胞死亡和不希望的分化產生。
Signal，越複雜的網絡系統缺一不可，使用免疫不全症的老鼠進行動物實驗，就不會產生對人體組織的排斥，例如：耳殼、手指。

生物反應器，提供環境，希望產物有功能性，越複雜的器官，bioreactor越複雜，例如：Blood Vessel Bioreactor，血壓、血栓、強度……

Tissue- engineered Skin Substitute, 一般市售的人工皮膚只有scaffold，稱為皮膚敷料。而高檔溼式人工皮膚上面有cell，價格翻好幾唄。

commercialized skin products, 人工皮膚，可降解，不需要再移除。

醫療器材有分體內和體外。

表皮再生速度快，不需要血液供應，而真皮層再生速度極慢，因修復慢容易產生肉芽組織。

天然、合成；可降解、不可降解。完全看目的和需求。例如：止血棉、止血凝膠。

複合材料，例如：人工椎間盤，鈦合金 + 高分子，甚至修補完成後，再移除即可。

早期的人工瓣膜，因改變了血流方向而失敗。到現在完成度很高。

細胞生長、細胞外基質和生物可降解，速率達平衡。

材料強度太高和太低都不好，需要有一個較佳的範圍。

3D列印技術，應用到醫療上。

非一般的均質物體，各厚度、強度不同，還要噴上細胞，使其不會死亡。無菌、CO₂等濃度、溫度、溼度的控制。

搭配影像掃描，良好的軟體。三項結合，高階化，materials的要求，價格自然就上去，相當的昂貴，一般實驗是買不起。也就是一般3D印表機和醫療用印表機，造價差十萬八千里。

TED上有很多科學新知，利用20分鐘，淺顯易懂地方式。