高順向微孔化電紡中空纖維膜之滲透特性評估

神經再生醫學中，理想的神經導管支架(Scaffold)需具備方向導引及多孔滲透特性。方向性導引可使軸突(Axon)往斷端方向生長、多孔洞表面的特性可提供細胞貼附、生長及細胞養分與代謝物交換之管道，幫助神經纖維再生，達到神經修復的目的。本研究目的以靜電紡絲(Electrospinning)技術製備高順向微孔中空纖維膜，應用於神經再生導管(Nerve Guide Conduit, NGC)。本實驗以聚乙二醇(Polyethylene glycol, PEG)為製孔劑(Porogen)與聚乳酸(Polylactic acid, PLA)混合配成PLA/PEG溶液，將PLA/PEG混合溶液透過同軸模頭(Co-axial spinneret)紡出纖維於旋轉收集器收集，藉由調控不同紡絲參數製成高順向纖維膜，隨後將高順向纖維膜經由水洗，將芯層結構與製孔劑溶解洗出，即獲得高順向微孔化中空纖維膜。控制不同聚乳酸與製孔劑的配比，形成不同孔洞尺寸、孔隙率並具滲透特性的微孔中空纖維膜。樣品分別進行電子顯微鏡、分光測色儀、質地分析儀、生物相容性評估，依序分析樣品孔洞尺寸、滲透量、機械性質，生物相容評估則是觀察細胞存活性及觀察細胞排列。結果顯示，隨著製孔劑之含量增加而纖維表面孔隙率與微孔洞尺寸也隨之提升，高順向微孔化中空纖維尺寸長約30~40 µm、寬約10~15 µm、管壁厚度約2~3 µm，孔隙率從5%至18%，微孔洞尺寸分佈0.05~0.5 µm。本實驗系列樣品經由TGA測試，當製孔劑含量較少時，仍有殘餘在管壁中無法被完全洗除。拉伸測試中，隨著製孔劑含量增加，纖維表面孔隙率也隨之增加，導致結構上的缺陷，而影響纖維拉伸強度下降。滲透測試得知，透過水洗去除製孔劑製備出微孔洞利於滲透率的增加，隨著孔隙率增加滲透量也隨之提升，而Inflow的滲透速率大於Outflow。利用SEM觀察細胞貼附於中空纖維表面的形態，顯示高順向微孔化中空纖維薄膜可引導C6神經膠細胞向纖維方向排列，且微孔洞表面可增加細胞貼附量。
利用靜電紡絲技術製備高順向排列中空纖維膜，藉由調控不同製孔劑比例，得到不同的孔隙率分佈與滲透特性行為的中空纖維膜，其高順向結構與滲透特性可應用於神經或血管再生支架。