113學年度 MINT 計劃9_張建文教授1

注射式水凝膠細胞傳遞技術及組織修復應用
張建文教授許佳賢副研究員
E-mail	chienwen@mx.nthu.edu.tw
招收學生學籍	■ 碩士班 ■ 博士班
奈米醫藥與幹細胞工程實驗室
幹細胞於人體內具有免疫調節、促進周邊組織再生、細胞分化與參與創傷修復的能力，台灣2018年通過之細胞治療特管辦法，開放自體脂肪幹細胞或骨髓間質幹細胞移植在多種疾病的治療，包括：慢性傷口、退化性關節炎、缺血性腦中風、或脊髓損傷等。幹細胞治療目前尚處於萌芽階段，仍有許多尚待突破之處。舉例來說，幹細胞注射至創傷處後，常因創傷處的低氧、高度發炎、高自由基等微環境因素，不利於幹細胞存活。此外，移植後的幹細胞也面臨流失問題，這都嚴重影響幹細胞治療的效果。針對上述問題，可注射式細胞支架材料可藉由改善幹細胞存留與提高幹細胞活性，達到提升細胞療效的目的。一般的可注射式支架材料可與幹細胞混合，於注射後透過短波長光照、溫度、酵素等因子啟動交聯機制，於創傷處形成細胞-材料水凝膠，達到提高幹細胞活性及參與組織修復的效果。然而上述材料的水凝膠形成機制在創傷修復應用上有其限制，例如短波長光照可能造成幹細胞損傷，而溫度、pH 或酵素等機制在成膠上通常具有時間延遲效應，不易精準控制水凝膠的形成位置與形狀，而影響細胞治療效果。有別於上述的可注射式水凝膠材料，我們發展一種新穎的自癒性水凝膠材料 shGEL-X，應用於提高幹細胞移植效率。此材料主要由 GEL 與 X 兩種天然高分子所組成，GEL高分子水溶液與幹細胞均勻混合後，接著加入 X 高分子，經由 GEL 與 X 高分子間的可逆性鍵結，形成內含幹細胞的 shGEL-X。含細胞的 shGEL-X 可採用一般針頭將細胞注入創傷處，shGEL-X 的自癒性使其於注射處重新形成內含幹細胞的水凝膠結構，克服傳統注射性材料成膠時間的延遲問題，可精準控制水凝膠之注射位置，提升幹細胞參與創傷修復效果，相關技術並獲得2020國家新創獎肯定。本計畫將進一步導入微流道技術平台，達到連續式微凝膠注射材料的穩定製造，並將探討 shGEL-X 為凝膠材料結合基因改質幹細胞，在組織工程與再生的應用。