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再生医学与组织工程学应用(Application of Re

发布时间:2020-06-18   浏览量:640   

 

本文章将介绍关于再生医学、组织工程学及其在商业上的应用与发展。定义上,再生医学是一门结合了细胞学、工程学以及材料科学的学问。以细胞及其骨架为基底,辅以生物/物理化学因子促使细胞成长,终成为能取代或增进生物器官、组织之功能。而在应用层面上,再生医学的应用方向主要有下列几项:一、医疗用途、组织工程;二、毒理、药理学上的研究辅助;三、干细胞(脐带血)储存及应用、医疗美容产业等。

一、组织工程

再生医学与组织工程学应用(Application of Re

图一、组织工程流程图(图片来源

图一为组织工程学之简单流程图。首先,医生会从待接受移植器官、组织的病人(如烧烫伤)身上取下干细胞或是仍完好的体细胞,之后将细胞分离并于适当的medium中培养,待细胞数目足够后将细胞放到支架/骨架(scaffold)上并辅以生物性(生长因子)、物理性(应力、电、光)或化学性(化学分子、药物)的刺激,最后将成长完成的器官植入病患体内,以增进患者的生活品质及身体健康。

再生医学目前最受瞩目的是「客製化器官」技术,例如由心脏捐赠者处取得器官后,操作人员将介面活性剂(detergent)注入大动脉将心肌细胞溶解杀死,只留下作为骨架的蛋白质骨架。后将受捐赠者的干细胞放入骨架上并以电刺激其成长,成为完全由受捐赠者细胞组成的心脏器官。由于现行的器官捐赠仍需要配对捐赠者及受捐者的血型、分子标誌(molecular marker),且受捐者一辈子都需要服用抗排斥药物;未来若相关的技术渐趋成熟,由客製化的技术製造的器官就不会有以上的困扰,让器官捐赠能更有效率、也可以节省更多资源。

二、药理、毒理学研究

再生医学与组织工程学应用(Application of Re

图二、晶片上的肺脏示意图。科学家以肺脏肺泡为模型,将微流道以具有连通管道的平板隔开,管道是用来模拟微血管的通透性。隔板上层涂覆肺脏细胞,下层涂覆微血管壁细胞,用以模拟肺泡功能。
(图片来源

图二中晶片上的肺脏(Lung-on-a-chip)为哈佛大学Wyss Institute研发的晶片器官计画的最新产物,此技术为药物筛选提供了模拟複杂器官之机械性及生化性质、成为新的体外检验方法。科学家在流道系统中给予其所欲模拟环境的条件(例如在肺部细胞层使气体流通,在血管层之下则有含有血球细胞的液体流动),并且由于其使用材料及耗材量较小,在技术成熟后可望以晶片器官,取代传统以身体进行实验的方式,如此一来能节省研究成本以及实验的时间,也可以加速促使新型药物、先进生医材料等的诞生。

连结:再生医学与组织工程学应用(Application of Regenerative Medicine and Tissue Engineering)(下)

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