林登泰、黃志傑、黃國魁、蔡佩宜 / 工研院生醫所；
黎彥成、蔡旻霏 / 工研院材化所
運動傷害為現代人常見之疾病型態，涵蓋骨折、肌腱與韌帶撕裂等軟硬組織損傷。此類損傷不侷限於職業運動員，亦常見於一般族群於運動或日常活動中的跌倒與意外。以前十字韌帶(ACL)斷裂為例，每年全球有數十萬起重建手術，術後須歷經長達六個月以上之復原期，方能逐步恢復日常活動能力。此類重建手術之核心挑戰，在於軟硬組織之接合處需有效整合。於術後早期，骨釘與韌帶接合界面常因固定鬆動、缺乏組織長入而產生癒合不良、復健困難等問題，進而導致長期關節不穩與再次損傷。對職業運動員而言，術後復原時程延長，將可能錯過運動生涯黃金時期，甚至無法重返運動場；而對一般患者而言，韌帶癒合不良將導致關節活動功能受限，進一步影響生活品質。仿生韌帶支架(BILS)為工研院團隊開發之新型人工韌帶系統，結合高分子與生物陶瓷複合材、膠原蛋白塗層及多孔仿生結構設計，具備優異之細胞附著性、生物相容性與骨軟組織整合潛力。BILS不僅能有效縮短術後癒合時程，並可減緩傳統惰性材料磨耗所引發之發炎反應，提升長期使用穩定性，展現人工韌帶於臨床應用之嶄新可能。
【內文精選】
BILS材料特性與生物整合優勢
本研究團隊在功能性設計需求下，為達到人工韌帶在骨骼上骨整合的目的，利用濕式分散生物陶瓷配方，找出最佳分散與生物相容性組合，配合物理性研磨，首先解開奈米生物陶瓷之聚集（奈米級材料因為凡德瓦爾力、濕度、表面能等會出現微米級的粉體聚集）（圖四(a)）。團隊選用分散劑鏈段與溶媒，具有相近溶解度參數、溶解度差異小，因此鏈段可於水中完全伸展，提供良好空間位阻(Steric Repulsion)，防止分散微粒再次形成團聚體（圖四(b)）。
圖四、分散劑與粉體表面吸附之示意圖
組織整合與臨床效益驗證為驗證BILS於臨床應用中之可行性與整體優勢，本研究團隊針對其軟硬組織整合性、生物相容性及機械穩定性等關鍵指標進行系統性評估，並與傳統人工韌帶產品進行比較。
於豬隻前十字韌帶重建模型中，術後第6週與第12週分別進行樣本採集，並進行組織切片觀察。結果顯示，BILS組於骨道與韌帶交界處，可見豐富新生組織長入，並有大量細胞附著與膠原沉積，顯示良好的初期組織整合能力。而對照組（市售品）則出現較多纖維性包裹與發炎細胞浸潤，癒合趨勢相對遲緩（圖八）---以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
圖八、比較市售品與BILS於不同時間點之軟組織與骨整合觀察
★本文節錄自《工業材料雜誌》471期，更多資料請見下方附檔。