Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การผลิตโครงเลี้ยงเซลล์จากวัสดุที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพเพื่องานวิศวกรรมเนื้อเยื่อกระดูกอ่อน

Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)

Biodegradable scaffold fabrication for cartilage tissue engineering

Year (A.D.)

2004

Document Type

Thesis

First Advisor

โศรดา กนกพานนท์

Second Advisor

ถนอม บรรณประเสริฐ

Faculty/College

Faculty of Engineering (คณะวิศวกรรมศาสตร์)

Degree Name

วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต

Degree Level

ปริญญาโท

Degree Discipline

วิศวกรรมเคมี

DOI

10.58837/CHULA.THE.2004.1271

Abstract

โครงเลี้ยงเซลล์ (Scaffold) จากวัสดุที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพมีความสำคัญในกระบวนการวิศวกรรมเนื้อเยื่อโดยทำหน้าที่เป็นโครงที่ให้เซลล์มายึดเกาะ เจริญเติบโตและเปลี่ยนแปลงรูปร่างไปเป็นเนื้อเยื่อตามชนิดของเซลล์ที่นำมาเลี้ยง งานวิจัยนี้ทำการศึกษาโครงเลี้ยงเซลล์จากพอลิเมอร์ชนิด Poly-[epsilon]-caprolactone (PCL) ซึ่งเป็นวัสดุสังเคราะห์จำพวกพอลิเอสเตอร์ที่มีความเข้ากันได้กับร่างกายและย่อยสลายได้ทางชีวภาพ มีการขึ้นรูปโครงเลี้ยงเซลล์แบบพรุนด้วยการหล่อ (Casting) โดยแปรผันค่าความเข้มข้นของพอลิเมอร์ในคลอโรฟอร์มที่ 20, 25 และ 30% (w/v) และใช้สารที่ทำให้เกิดรูพรุนได้แก่การใช้เกลือและผงชูรสในอัตราส่วนของเกลือ:ผงชูรส:PCL ที่ 7.5:7.5:1 และการใช้เกลือเพียงอย่างเดียวที่อัตราส่วนเกลือ:PCL ที่ 15:1 โดยน้ำหนัก โครงเลี้ยงเซลล์ PCL ที่ผลิตได้มีค่าความเค้นแรงดึงในช่วง 0.0147-0.0784 MPa, ขนาดของรูพรุนในช่วง 105-205 ไมครอน ค่าความพรุนในช่วง 78.44-85.72% อัตราการย่อยสลายใน Phosphate Buffer Saline (PBS) ที่ 0.28% (โดยน้ำหนัก) ต่อสัปดาห์ ในสารละลายเอนไซม์ไลเปสที่ความเข้มข้น 30 U/l ที่ 1.68% (โดยน้ำหนัก) ต่อสัปดาห์ การทดสอบการย่อยสลายในร่างกายโดยการปลูกถ่ายโครงเลี้ยงเซลล์ PCL ในสัตว์ทดลองพบว่าโครงเลี้ยงเซลล์ย่อยสลายไป 53.29% (โดยน้ำหนัก) ในเวลา 3 เดือน ความเข้มข้นของสารละลาย PCL และชนิดของสารที่ทำให้เกิดรูพรุนที่ใช้ในงานวิจัยนี้ไม่มีผลต่อคุณสมบัติทางย่อยสลายของโครงเลี้ยงเซลล์ภายนอกร่างกาย นอกจากนี้ยังมีการทดสอบการผลิตเนื้อเยื่อกระดูกอ่อนของมนุษย์ (Human Cartilage) ในโครงเลี้ยงเซลล์แบบพรุนรูปใบหูที่ใช้เกลือและผงชูรสเป็นสารที่ทำให้เกิดรูพรุน (Porogen) โดยใช้เจลของ Calcium Alginate เป็นตัวกระจายเซลล์กระดูกอ่อน (Chondrocyte) ในโครงเลี้ยงเซลล์ จากนั้นนำไปเลี้ยงภายนอกร่างกายเป็นเวลา 1 สัปดาห์ พบว่ามีเซลล์สามารถยึดติดกับโครงเลี้ยงเซลล์ได้ จากนั้นนำไปปลูกถ่ายใต้ผิวหนังของสัตว์ทดลอง ในเวลา 6 เดือน พบว่าเซลล์สามารถเปลี่ยนเป็นเนื้อเยื่อกระดูกอ่อนได้อย่างสมบูรณ์ ซึ่งชี้ให้เห็นว่าโครงเลี้ยงเซลล์นี้สามารถนำไปใช้ในการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อกระดูกอ่อนเพื่อใช้ประโยชน์ทางด้านการแพทย์ได้

Other Abstract (Other language abstract of ETD)

Biodegradable scaffold is a very important part of tissue engineering that facilitates cell growth, adhesion, proliferation and differentiation into functional tissue. Porous biodegradable scaffolds composed of a synthetic polymer, poly([epsilon]-caprolactone) (PCL), were fabricated by solvent casting method, using polymer concentration of 20%, 25% and 30% (w/v). Monosodium glutamate (MSG) and sodium chloride (NaCl) were used as porogens at a ratio of 7.5:7.5:1 (MSG:NaCl:PCL) by weight, or using of NaCl alone as porogen, at a ratio of 15:1 (NaCl:PCL) by weight. The PCL porous scaffolds have pore size in the range of 105 205 micrometers, porosity of 78.44-85.72%, and tensile stress of 0.0147 0.0784 MPa. Their degradation rate in phosphate buffer saline (PBS) was approximately 0.28%(wt) per week. The rate was accelerated to 1.68%(wt) in presence of lipase (30/Ul). For in vivo degradation, the scaffolds degraded by 53.29% (wt) within 3 months. Polymer concentration and type of porogen had no effects on their biodegradabilities. Ear-shaped porous PCL scaffolds (30% w/v) were used for regeneration of human cartilage in animals. Chondrocyte cells were distributed throughout PCL scaffold in CaCl[subscipt 2]-crosslinked alginate gel. After 1 week of In vitro culture, the cells were found to attach and proliferate well on scaffolds. The scaffolds were then implanted into nude mice. After 6 months of implantation, histological results showed the mature cartilage were formed. This indicated a potential use of PCL/Alginate scaffold for tissue engineering applications.

Link to Full Text

Share

COinS