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使用分層軟骨細胞層片技術及體外震波治療應用於關節軟骨組織工程

為了解決HONDA CC110的問題，作者沈柏志 這樣論述：

背景軟骨組織工程已成為關節軟骨缺陷功能重建的最佳策略之一。細胞層片技術是一種深具潛力的方法，可用來模仿軟骨組織內分區細胞的分佈，並製造出無外來物的框架支架的分層組織，以改善自體軟骨細胞植入手術(ACI)的結果。震波為一種聲學脈衝，目前被廣泛運用在肌肉骨骼疾病的非侵入性治療。震波治療是一種可能改善軟骨健康的治療工具，但其作用的機制仍然未知。在本研究中，我們旨在利用細胞層片技術和震波治療來改善軟骨組織工程的結果。研究方法關節軟骨細胞是從豬的膝關節中獲得。為了評估分區分層軟骨細胞層片的結果，我們製作了分層軟骨細胞層片，方法為將從淺層區、中層區、深層區分離出來的軟骨細胞，按照組織相應的順序堆疊起來。

而異質軟骨細胞層片則是通過混合分區軟骨細胞所獲得。除了細胞實驗外，我們使用迷你豬膝關節全層軟骨缺陷模型，來模擬自體軟骨移植手術。為了研究衝震波治療對軟骨細胞的功能和訊號傳導，我們使用立體培養豬關節軟骨細胞模型，並使其受到震波治療。評估了不同能量的震波治療對於關節軟骨細胞外基質合成的影響。並且測量了活性氧化物與其他訊號傳遞分子的表現。研究結果相較於異質軟骨細胞層片，分層軟骨細胞層片有較高的軟骨細胞分化基因表現和細胞外基質合成，較低的細胞外基質破壞酶和促炎性細胞因子的濃度。自體軟骨移植手術使用分層軟骨細胞層片，具有較好的軟骨巨觀和組織學結果，所再生的軟骨顯示出更接近於原生軟骨的帶狀結構。另一方面，

震波治療則顯著增加了軟骨細胞的細胞外基質合成，而且不會影響細胞的活力或增殖。其作用機轉是軟骨細胞接受震波治療後，會生成短暫的活性氧化物訊號，並啟動了 ERK1/2 和 p38 的磷酸化以及 Nrf2 的核轉位所達成。結論應用分層軟骨細胞層片於自體軟骨移植手術中，可增加透明軟骨的形成，提供治療關節軟骨缺損手術更好的策略。我們還發現震波治療能有效改善軟骨細胞功能，能通過生成短暫的 ROS 訊號來啟動 Nrf2 的活性，隨後增強軟骨細胞中軟骨細胞外基質合成。震波治療後續也可應用在軟骨細胞的體外培養，利用其非侵入性的物理刺激提高細胞的表現，或應用在臨床當作治療骨關節炎的方法。