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多模式微藻負載藻酸鹽水凝膠系統於緩解骨關節炎
Other Title
Multimodal Microalgae-Loaded Alginate Hydrogel System for Osteoarthritis Mitigation
Type
thesis
Date Issued
2025-07-11
Author(s)
曾郁雯
Subjects
系所名稱：生醫材料暨組織工程研究所碩士班
Publisher
生醫材料暨組織工程研究所碩士班
Description
學位別：碩士
口試委員：劉家宏; 潘玟伃; 王勇力; 莊爾元; 黃錦前
關鍵字：骨關節炎、光響應水凝膠、光合作用微藻、血小板外泌體、雙阿魏酸甲烷、缺氧、免疫調節、軟骨再生
口試委員：劉家宏; 潘玟伃; 王勇力; 莊爾元; 黃錦前
關鍵字：骨關節炎、光響應水凝膠、光合作用微藻、血小板外泌體、雙阿魏酸甲烷、缺氧、免疫調節、軟骨再生
Abstract
缺氧驅動的血管新生、發炎反應與基質軟化三者交互作用，會侵蝕關節軟骨並削弱現行的骨關節炎(OA)治療效果。本研究提出一種光自養型「微藻機器人」水凝膠—ALG-TYR/CHL/pEV@DIF，該系統將具光合作用的綠藻(Chlorella, CHL)微型反應器、血小板來源的細胞外囊泡(extracellular vesicles, pEVs)以及可被近紅外光(NIR)啟動的雙阿魏酸甲烷(diferuloylmethane, DIF)共嵌入在以兒茶酚交聯的藻酸鹽網絡中。單次660奈米雷射脈衝能誘發以下四種協同作用：(i) 光合作用釋放氧氣、氫氣與生物電信號，有效緩解滑膜缺氧並調節免疫反應；(ii) DIF誘發之光動力效應可選擇性清除過度增生的纖維母細胞；(iii) 酪胺酸(tyrosine)促進的二次交聯反應使水凝膠機械強度倍增(約達80 kPa)；(iv) 下調CD31表現，有效抑制異常血管新生與相關疼痛反應。
體外實驗顯示，該複合材料可維持大鼠軟骨細胞的存活，同時將纖維母細胞的存活率降低至30%以下，並成功將LPS刺激的RAW 264.7巨噬細胞由表現CD86⁺的M1型轉化為CD206⁺的M2型，且伴隨腫瘤壞死因子α(TNF-α)明顯下降。
這種「有生命」且具光控制特性的水凝膠整合了光合作用氣體釋放、囊泡介導的氧化還原緩衝、氫氣驅動的免疫調節、抗血管新生訊號傳導，以及可控的光動力療法，同時具備可適應力學環境的支架功能。該平台提供了一種微創且不留疤痕的關節軟骨再生策略，展現了自驅動、光響應型生物材料在治療缺氧性發炎疾病中的巨大潛力。
關鍵字：骨關節炎、光響應水凝膠、光合作用微藻、血小板外泌體、雙阿魏酸甲烷、缺氧、免疫調節、軟骨再生
體外實驗顯示，該複合材料可維持大鼠軟骨細胞的存活，同時將纖維母細胞的存活率降低至30%以下，並成功將LPS刺激的RAW 264.7巨噬細胞由表現CD86⁺的M1型轉化為CD206⁺的M2型，且伴隨腫瘤壞死因子α(TNF-α)明顯下降。
這種「有生命」且具光控制特性的水凝膠整合了光合作用氣體釋放、囊泡介導的氧化還原緩衝、氫氣驅動的免疫調節、抗血管新生訊號傳導，以及可控的光動力療法，同時具備可適應力學環境的支架功能。該平台提供了一種微創且不留疤痕的關節軟骨再生策略，展現了自驅動、光響應型生物材料在治療缺氧性發炎疾病中的巨大潛力。
關鍵字：骨關節炎、光響應水凝膠、光合作用微藻、血小板外泌體、雙阿魏酸甲烷、缺氧、免疫調節、軟骨再生