組織工程用精密支架之製造

以作者查詢圖書館館藏

、以作者查詢臺灣博碩士

、以作者查詢全國書目

、勘誤回報

、線上人數：90

、訪客IP：18.118.253.223

姓名

呂恒綜(Hang-Tsung Lu) 查詢紙本館藏

畢業系所

機械工程學系

論文名稱

組織工程用精密支架之製造
(Fabrication of Precision Scaffold for Tissue Engineering)

相關論文

★ 以擠製冷卻成型法結合相分離法製作神經再生用多孔性導管	★ 整合可調式阻力之手足復健機研究
★ 應用於肝腫瘤治療之超音波影像輔助機械臂HIFU燒灼實驗系統	★ 顱顏整型手術用植入物之設計與製作
★ 電腦輔助骨科手術用規劃及導引系統	★ 遠端遙控機械手臂腹腔鏡手術系統
★ 頭部CT與MR影像之融合	★ 手術用影像導引機械人定位及鑽孔系統
★ 機器人校正與醫學影像導引定位應用	★ 顱顏手術用規劃及導引系統
★ 醫學用超音波影像導引系統	★ 應用3D區域成長法於腦部磁共振影像之分割
★ 腦部手術用導引系統之方位校準及腦瘤影像分割	★ 超音波影像即時震波導引
★ 腫瘤偵測與顱顏骨骼重建	★ 骨科手術用C-arm影像輔助規劃及導引系統

檔案

[Endnote RIS 格式]

[Bibtex 格式]

[相關文章]

[文章引用]

[完整記錄]

[館藏目錄]

[檢視]

[下載]

本電子論文使用權限為同意立即開放。
已達開放權限電子全文僅授權使用者為學術研究之目的，進行個人非營利性質之檢索、閱讀、列印。
請遵守中華民國著作權法之相關規定，切勿任意重製、散佈、改作、轉貼、播送，以免觸法。

摘要(中)

組織工程利用自身細胞增生組織，不但可以解決移植用器官缺乏的問題，亦可以防止免疫系統排斥的問題，達成完善重建受損組織的目的。而組織工程三要素中，支架為其最基本的一環，它提供了細胞生長的環境，也是植入物的主要結構。在傳統的支架製造方法中，外型的設定、孔洞的大小和分佈及有機溶劑的使用等因素，皆造成了支架製作使用上的不方便和低重現性。
本研究發展了一套以熔融層積成形(FDM)方式製造精密支架的系統，可依預先規劃的支架外型及內部結構，精確製造出支架外型。此系統可從基本的幾何構型或病人之電腦斷層掃描影像，重建出所需的三維立體支架外型，再配合細胞種類和生長環境所需，設計支架內部的結構組合。支架模型依層與層的厚度需求，切成多個的二維切面，再將高分子生醫材料加熱並擠壓成線狀射出，並控制工作平台移動的位置與速度，使材料成形於規劃的位置上，如此一層一層的建構出每個切平面，即可精確的堆疊出複雜形狀的多孔性支架。
本研究以製作軟骨及硬骨培育用支架為主，並探討影響支架製作品質的相關變因如溫度、壓力及平台速度等。利用本系統製造出的支架，不但重現性高、孔洞大小及連通性皆可自由控制。經過細胞植附、機械性質等實驗，可知本系統製成的支架符合組織工程對支架的要求。

摘要(英)

Tissue engineering utilizes cellular proliferation for tissue growth, which will not only provide unlimited tissue source but also can prevent immune rejections that often occur during organ transplantations and tissue repair. Scaffold, which supplies cells a foundation for growth, is one of the important elements in tissue engineering. Conventional methods for producing scaffolds have some difficulties and disadvantages such as shape design, pore distribution control, and usage of organic solvents.
In this study, a rapid prototyping system and its method for fabricating precise scaffolds are introduced. The scaffold can be fabricated precisely according to predesigned external shape and interior structure. The 3D shape of the scaffold can be designed from basic geometric models or reconstructed from computer tomography (CT) images. The internal architecture of the scaffold is designed according to the cell type and required growth environment. The 3D scaffold model is resliced into 2D cross sections with desired layer thickness. Then, biocompatible polymers are fused and deposited to form the structure of the cross sections layer by layer. Eventually, the porous scaffold will be produced.
Here, we focus on the fabrication of the scaffolds for cartilage and bone regeneration. The factors, that affect scaffold quality such as temperature, pressure, and platform velocity, are discussed. The scaffold produced by this system is highly reproducible and its pore size and connectivity are controllable. Also, the results of cell seeding and mechanical testing indicate that the produced scaffolds satisfy the requirements of tissue engineering.

關鍵字(中)

★ 精密支架
★ 快速成形
★ 組織工程

關鍵字(英)

★ Precision Scaffold
★ Rapid Prototyping
★ Tissue Engineering

論文目次

摘要……………………………………………………………………Ⅰ
目錄……………………………………………………………………Ⅲ
圖索引…………………………………………………………………Ⅴ
表索引…………………………………………………………………Ⅷ
第一章緒論 …………………………………………………………1
1-1 研究動機與目的…………………………………………………1
1-2 文獻回顧…………………………………………………………3
1-3 研究方法…………………………………………………………4
1-4 論文介紹…………………………………………………………5
第二章組織工程原理 ………………………………………………6
2-1 組織工程簡介……………………………………………………6
2-2 支架材料…………………………………………………………9
2-3 支架製作…………………………………………………………12
2-3-1常見的支架製造技術 …………………………………………13
2-3-2 快速成型簡介…………………………………………………15
2-3-3 熔融層積成形…………………………………………………17
2-3-4 三維立體印刷…………………………………………………18
2-4 細胞分化及訊號因子……………………………………………20
第三章系統架構與原理 ……………………………………………23
3-1 系統作業流程……………………………………………………23
3-2 硬體架構…………………………………………………………26
3-3 系統原理…………………………………………………………29
3-3-1 支架外型擷取…………………………………………………29
3-3-2 路徑及支撐規劃………………………………………………31
3-3-3 材料性質………………………………………………………39
3-3-4 支架製作………………………………………………………44
第四章實驗結果與討論 ……………………………………………51
4-1 材料性質測試……………………………………………………51
4-1-1 Tg、Tm及分子量的測定………………………………………51
4-1-2 工作溫度對細胞附著的影響…………………………………54
4-2 硬骨支架測試……………………………………………………56
4-3 軟骨支架測試……………………………………………………57
4-4 耳朵軟骨支架製造………………………………………………63
第五章結論 …………………………………………………………69
參考文獻………………………………………………………………71

參考文獻

[1] Burg, K. J.L., Porter S. and Kellam J. F., “Biomaterial Developments for Bone Tissue Engineering”, Biomaterials, Vol. 21, p2347-2359, 2000
[2] Chua, C.K. and Leong, K.F, “Rapid Prototyping: Principles & Applications in Manufacturing”, 黃台生譯, 六和出版社, 民87
[3] Hattiangadi A. and Bandyopadhyay A. “Modeling of Multiple Pore
Ceramic Matericals Fabricated via Fused Deposition Process”, Scripta Materialia, Vol. 42, p518-588, 2000
[4] Hutmacher D.W.,“Scaffolds in Tissue Engineering Bone and Cartilage”, Biomaterials, Vol. 21, p2529-2543, 2000
[5] Hutmacher D.W., Schantz T., Zein I. et. al., “Mechanical Properties and Cell Cultural Response of Polycaprolactone Scaffolds Designed and Fabricated via Fused Deposition Modeling”, Journal of Biomedical Materials Research, Vol.55, No:2, p203-216, 2001
[6] Hutmacher, S. H., Teoh, S. H., Zein, I. et. al., “Tissue Engineering Research: The Engineer’’s Role”, Medical Device Technology, Vol. 1, p33-36, 2000
[7] Lanza, R.P., Langer, R. and Vacanti, J., “Principles of Tissue Engineering, 2nd Ed.”, Academic Press, 2000
[8] Mikos, A. G. and Temenoff, J. S., “Formation of Highly Porous Biodegradable Scaffolds for Tissue Engineering”, Electronic Journal of Biotechnology, Vol. 3, No.2, 2000
[9] Too, M.H., Leong, K.F., Chua, C.K. et. al., “Feasibility of Tissue Engineering Scaffold Fabrication Using Fused Deposition Modeling”, Intelligent Information Systems Conference, The Seventh Australian and New Zealand 2001, p433-438, 2001
[10] Vander, A.J., Sherman, J.H. and Luciano, D.S., “人體生理學, 7th Ed”, 合記圖書出版社, 民88
[11] Widmer, M. S., Gupta, P. K., Lu, L. et. al., “Manufacture of Porous Biodegradable Polymer Conduits by An Extrusion Process for Guided Tissue Regeneration”, Biomaterials, Vol. 19, p1945-1955, 1998
[12] Wu, B. M., Borland, S. W., Giordano, R. A. et. al., “Solid Free-form Fabrication of Drug Delivery Devices”, Journal of Controlled Release, Vol. 40, p77-87, 1996
[13] Zehev Tadmor, “塑膠加工原理”, 孫志雄譯,民74
[14] Zein, I., Hutmacher, D.W., Teoh, S.H. et. al., “ The Processing of Bioresorbable Scaffolds for Tissue Engineering Applications via Fused Deposition Modeling”, Proceedings of the 4th Asian Symposium on Biomedical Materials, Singapore
[15]江怡雯, “生物可吸收性的多孔質聚左乳酸卅氫氧基磷灰石複合材的製備及其性質的探討”, 台北醫學院醫學研究所碩士論文,民89
[16]李育德, 嚴文義, 莊祖煌, “聚合物物性”, 高立圖書有限公司, 民86
[17]李武松, “顱顏整型手術用植入物之設計與製作”, 國立中央大學機械工程研究所碩士論文, 民89
[18]林益良, “切層理論在快速成型系統之應用”, 國立中正大學機械工程研究所碩士論文, 民88
[19]林超群, “醫療逆向工程與快速原型技術臨床應用研究”, 長庚大學機械工程研究所, 民89
[20]胡名一, 陳懿慧, 謝慧瑛, “人體解剖學”, 藝軒圖書出版社, 民88
[21]胡淑文, “生分解性聚乳酸作為修復關節軟骨材料之研究”, 國立中興大學化學研究所碩士論文, 民87
[22]胡德, “高分子物理與機械性質”, 渤海堂文化公司, 民79
[23]章世豪, “膠原蛋白改質聚α羥酸支架應用於軟骨修復之研究”, 國立中興大學化學研究所碩士論文, 民90
[24]湯正明, “可降解軟骨細胞支架之製備與評估”, 國立中興大學化學研究所碩士論文, 民88
[25]黃秀萱, “膠原蛋白卅氫氧基磷灰石微膠粒作為骨母細胞載體之微觀研究”, 國立陽明大學醫學工程研究所碩士論文, 民88
[26]黃楙智, “顱顏手術用補塊模型設計與製作”, 國立中央大學機械工程研究所碩士論文, 民87
[27]劉大佼, “高分子加工原理與應用”, 國立編譯館, 民86
[28]鄭逸琦, “顱顏手術用規劃及導引系統”, 國立中央大學機械工程研究所碩士論文, 民90
[29]瞿中和, 王喜中, 丁明孝, “細胞分子生物學”, 九州圖書文物有限公司,民90

指導教授

曾清秀(Ching-Shiow Teseng)

審核日期

2002-7-18

推文