聚己内酯與β-三鈣磷酸鹽複合生醫材料製備用於3D列印技術

本實驗探討利用聚己内酯與β-三鈣磷酸鹽製備複合性生醫材料，並結合3D列印技術製作客製化支架用於治療骨缺損。根據世界衛生組織全球口腔健康狀況報告指出，全球約有35億人患有口腔相關的疾病；然而口腔相關疾病對全球人口有極高的影響，雖然這些疾病並不會直接增加死亡率，但須長期治療及追蹤，期間所產生的花費將會非常高，因此開發經濟實惠的客製化支架，將造福面臨口腔疾病的患者。聚己内酯是一個成本非常便宜的材料，卻同時具有極高的生物可降解性及生物相容性所以適合作為客製化支架材料開發。不過由於聚己内酯生物活性較低，β-三鈣磷酸鹽的添加可以改善其生物惰性，並提高修復能力。本實驗改善現有聚己内酯線材製程，先以65℃預溶聚己内酯後混入不同重量比之β-三鈣磷酸鹽 (0%, 10%, 20%及30%)製備成PCL/β-TCP線材，過程中並未添加任何有機溶劑。隨後將製作好的PCL/β-TCP線材進行物理化學、生物特性等實驗，以找出最佳的線材混合比例作為未來材料開發參考。PCL/β-TCP線材在電子顯微鏡及能量色散X射線譜分析下可見線材中的鈣含量會隨著β-三鈣磷酸鹽比例提升並且均勻分布於線材中。而FTIR分析結果也顯示線材化學特性並未因加熱處理而變質。機械性質分析則呈現添加20%的β-三鈣磷酸鹽 (PCL-20) 明顯增加其硬度及楊氏係數。然而，隨著β-三鈣磷酸鹽濃度提升，親水性特性也隨之降低。此外，透過細胞存活率分析實驗顯示此混合材料不具毒性，而鹼性磷酸酶活性、即時定量聚合酶連鎖反應及礦化實驗結果也指出此材料可增進MG63之骨母細胞活性。綜上所述， PCL-20線材具有良好的機械性質，且擁有最佳的骨誘導能力。後續可利用PCL-20結合3D列印技術印製低成本客製化支架。由於PCL材質特殊，目前市面上販售的3D列印機列印溫度設定都過高，需要客製特定參數更改列印溫度以符合PCL的列印條件。因此，若要將PCL/β-TCP線材商品化，除了線材同時也需要搭配特製的3D列印機以達到最好的客製化列印結果。