酵素交聯水凝膠合併血小板裂解質及氧化鐵應用於關節軟骨再生

關節軟骨是骨關節表面上的透明結締組織，主要功能是提供關節平滑接觸面，其具有特殊的機械性能，極低的摩擦力、高度吸震力。由於關節軟骨中並沒有淋巴組織及血管，當關節軟骨受損後，因為沒有充足血液供應，自我修復的能力相當有限，而當軟骨損傷累積後，將會出現退化性關節炎等疾病。目前臨床上的治療方式有微骨折、自體軟骨細胞移植、自體或異體軟骨移植、截骨術或關節置換術，但皆有明顯的局限性和缺點，如術中骨折、韌帶及血管受損，因此臨床上一直在尋找一種有效、無副作用，並能夠協助軟骨修復的生物材料。
我們嘗試將明膠（水凝膠做成的天然聚合物）與水分子透過Microbial transglutaminase(mTG)酵素來交聯，使其成為醫療用酵素交聯水膠(GC)，使其結構更為穩定，更適合作為生物醫學材料。針對新型酵素交聯水凝膠結構，我們首先進行了一系列實驗，例如: 膠體的相變行為、SEM 對水凝膠的表面特徵進行觀察、FTIR 和 XRD對水凝膠進行結構分析、水凝膠的溶脹能力和體外的動態溶脹行為。再者，酵素交聯水凝膠的生物穩定性、生物活性、細胞傷口癒合實驗和細胞遷移實驗則分別由L929 細胞系和MC3T3-E1細胞系進行相關實驗。一系列實驗後的結果顯示，酵素交聯水凝膠(GC)的開發、所具有的特性和測試上是成功的。而血小板裂解質(PLs)作為協助血小板作用的物質，是透過破壞血小板，並萃取其內各種細胞激素及生長因子而得。這些萃取物包含：血小板衍生因子(PDGF)、轉化生長因子(TGF-)、血管內皮因子(VEGF)、結締組織生長因子(CTGF)和骨塑形蛋白(BMP)等已被證實與軟骨修復有密不可分的關係。過去的研究中，很少以血小板裂解質作為骨科治療的藥物。因此，我們希望能透過將血小板裂解質(PLs)以酵素交聯水凝膠包覆後，作為軟骨的支撐物同時促進軟骨組織生成，為臨床提供一個新穎、有效的治療方式。再者，有鑒於臨床對於磁性奈米顆粒對於骨骼細胞的促進分化、其能改變水膠的機械性質和膠體藥物釋放的速度進而提供更適細胞的環境，同時也能藉由磁性幫助術後檢視傷口的電腦斷層顯影有了越來越多的認同，我們也將在研發出的水膠裡加入氧化鐵，預期氧化鐵能帶來更佳的傷口癒合治療效果和癒合過程診療的方便性。