組織生理特性依循之植入式生醫薄膜技術

 

刊登日期:2020/3/5
  • 字級

沈欣欣、王羽淇、林立信、劉育秉、楊明嘉/工研院生醫所
 
生醫材料技術,經過多年演進已經成為組織修復與再生引導的重要工具,其中又以可植入人體、同時人體可吸收的薄膜類產品應用最廣、潛力最高、市場最大。但是,同為薄膜類產品,為了符合每一種組織各具特色的生理功能與環境,則需要技術團隊對於材料物理化學性質、加工條件變化、保存與滅菌參數,甚至臨床操作便利與安全性,有全盤的了解與考量,才能設計出符合臨床與組織生理需求的技術/產品。工研院再生醫學/生醫材料技術團隊,在多年的技術深耕與經驗累積之後,已經可以針對不同組織之修復需求,設計開發不同的技術產品,甚至連搭配的包裝與器械機構設計,都也具備能量。
 
【內文精選】
前言
生醫材料在2000年之前的發展,是以塑膠材料(PLA與PCL)植入物為主,例如傷口縫線。2005年前後,金屬材料於牙科應用以及合成樹脂於術前骨科模型應用的發展開始成型,2008年之後,朝向多孔性結構之植入物發展,以多孔結構讓細胞長入,導引組織生長,提升組識再生速度。生醫薄膜(Bio-membrane)之應用產品,也隨著這波技術發展而成型,其應用領域包含牙科、骨科、顱顏與腹腔、胸腔外科手術等,功能延伸包含生理機械特性與生醫表面結構處理,達到抗沾黏和藥物控制釋放等醫療目的。未來,醫療技術之趨勢將持續朝向再生醫學(Regenerative Medicine)技術發展,結合生醫材料、細胞治療與組織工程,達到組織重建與功能恢復之臨床治療目的。
 
植入式生醫薄膜應用
工研院生醫與醫材研究所因具備GMP試量產技術能量,可以協助業者從研究階段跨入臨床前驗證,乃至於臨床試驗之進行;提供產品GMP製程品管文件建立與生物相容性、毒性、功效性動物試驗完整規劃。目前工研院團隊已具備純熟之生物可降解薄膜製備技術,可應用於外科用手術網片與術後抗沾黏薄膜產品的開發、相關關鍵技術應用於其他疾病之治療(如肌腱修復與薄膜藥物攜帶與釋放)。以下介紹植入式生醫薄膜應用實例。
1. 術後抗沾黏膜
國際上主流產品材料以生物可分解性的玻尿酸與聚乳酸為主,除了術後組織抗沾黏,也應用於牙周照護治療。現行抗沾黏生醫薄膜產品,生物吸收時間與裂解特性仍有多項需要改善的臨床問題,表面親疏水性亦不符合組織貼附要求,更無攜帶藥物之功能。工研院發展之生醫薄膜材料配方與飛秒雷射表面加工技術,讓薄膜可因配方不同而有不同的裂解特性,同時以表面微結構改質讓其中一面具備親水性,貼附於傷口面不易滑動,避免組織沾黏發生,可改善目前市售產品的缺點。
 
國內醫材原料、植入醫材市場與技術,近年成長不少。高階植入式產品開發技術,例如生醫薄膜技術,可與微創手術一起應用,具有術後傷口小、疼痛少、復原速度快、增加醫療院所病床的使用率等優點。工研院已於2019年提出第一項防沾黏薄膜產品(如圖一)查驗登記申請。
 
圖一、工研院研發之生醫薄膜SEM觀察照片
圖一、工研院研發之生醫薄膜SEM觀察照片
 
3. 組織補片(氣胸補片)
傳統胸膜沾黏術的治療方式主要為機械性磨擦或是使用滑石粉。其原理就是引起腔壁輕微的發炎,此時身體會分泌纖維蛋白(Fibrin)覆蓋在發炎組織上,這時纖維蛋白就會產生如同膠水一般的功能,除了黏住肺臟跟胸腔膜壁產生纖維性沾黏,接下來纖維母細胞的聚集跟膠原蛋白的沉積,則使發炎處沾黏並癒合。然而術後常會造成病患的患處劇烈疼痛,這種狀況會持續好幾星期。為了解決病患胸膜沾黏術後的副作用,本計畫與台大醫院胸腔外科陳晉興醫師團隊合作,將聚己內酯(PCL)薄膜(圖三)導入醫療器材開發管制與GMP生產。所開發之PCL薄膜只需貼附於肺臟表面,即可促進肺臟與肋膜腔壁之沾黏,因而降低氣胸或惡性積水後續復發機率,以及改善…以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。
 
圖三、聚己內酯(PCL)生醫薄膜
圖三、聚己內酯(PCL)生醫薄膜
 
★本文節錄自《工業材料雜誌》399期,更多資料請見下方附檔。

分享