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系統識別號 U0002-2908201115025500
中文論文名稱 明膠基底人工血管之初探
英文論文名稱 A Preliminary Study of Gelatin-Based Blood Vessels
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 機械與機電工程學系碩士班
系所名稱(英) Department of Mechanical and Electro-Mechanical Engineering
學年度 99
學期 2
出版年 100
研究生中文姓名 陳柏宏
研究生英文姓名 Bo-Hong Chen
學號 698370573
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2011-06-29
論文頁數 66頁
口試委員 指導教授-楊龍杰
委員-苗志銘
委員-李世元
委員-胡毓忠
委員-李其源
委員-楊龍杰
中文關鍵字 明膠  碎形  聚二甲基矽氧烷  人工血管 
英文關鍵字 Gelatin  Fractal  PDMS  Blood Vessels 
學科別分類 學科別應用科學機械工程
中文摘要 本文主要是利用重鉻酸鉀明膠溶液「鹽析」產生出之碎形微圖案,並利用其特性用以製作人工血管。經本實驗之參數配置測試,碎形圖案之尺寸會因明膠、重鉻酸鉀重量百分比與旋塗厚度參數而有所改變,可測得之碎形尺寸範圍約可達水力直徑0.1-23μm。此微圖案之樣貌、結構,與肝門靜脈相似,而尺寸目前洽可符合中末段微靜脈部分,若能將之做成人工血管,針對遭阻塞之肝門靜脈,或許能達成降壓甚至置換之功能。本文將利用聚二甲基矽氧烷多項與生物相容之特性來製作血管流道,首先藉由SU-8翻模將碎形微圖案製成管道,接著利用氧氣電漿將之與玻璃基材接合,成功製出類血管之流道。
英文摘要 In this study, the author proposed developing a novel gelatin micromachining technique which focuses on solving the first issue for gelatin micro patterns applied to stem cell culture with fractal dendrite configuration. Such a chaotic tree-like fractal patterns have been verified through precipitating among the gelatin film matrix which is spun coating on a glass substrate at the room temperature. The weight percentage of the gelatin matrix is over-saturated. As the temperature decrease, the gelatine will crystallize and to form a natural fractal pattern. When the parameters change, the equivalent diameter of the fractal patterns ranges from 0.1 to 23 micro-meter. Then the author used the biocompatibility properties of PDMS making blood vessel like channels by turnover formwork or the soft lithography. The oxygen plasma treatment on the PDMS before bonding to the glass substrate is done accordingly.
論文目次 目錄
中文摘要 I
英文摘要 II
目錄 III
表目錄 V
圖目錄 VI
第一章 緒論 1
1-1 前言 1
1-2 研究動機 2
1-3文獻回顧 4
1-4 組織工程 18
1-5 研究目的 19
1-6 論文架構 20
第二章 明膠碎形分析 22
2-1 碎形簡介 22
2-2 碎形維度 23
2-3 明膠碎形 24
2-3-1 感光明膠 24
2-3-2 鹽溶、鹽析法 25
2-4 碎形圖案與濃度測試 27
第三章 人工血管之製作 42
3-1 基材選用 42
3-2 人工血管設計與製作 43
3-3 人工血管測試 47
第四章 結論與未來方向 52
4-1 結論 52
4-2 未來方向 53
參考文獻 54
附錄A 碎形圖案成形整體 57
附錄B 獨立血管之製作 62

表目錄
表1-1 組織工程支架之核心技術與材質 12
表2-1 明膠溶液10wt%重鉻酸鉀5wt%下各旋塗轉速之碎形高度與寬度變化 29
表2-2 明膠溶液10wt%重鉻酸鉀10wt%下各旋塗轉速之碎形高度與寬度變化 30
表2-3 明膠溶液10wt%重鉻酸鉀15wt%下各旋塗轉速之碎形高度與寬度變化 31
表2-4 明膠溶液15wt%重鉻酸鉀5wt%下各旋塗轉速之碎形高度與寬度變化 32
表2-5 明膠溶液15wt%重鉻酸鉀10wt%下各旋塗轉速之碎形高度與寬度變化 33
表2-6 明膠溶液15wt%重鉻酸鉀15wt%下各旋塗轉速之碎形高度與寬度變化 34
表2-7 明膠溶液20wt%重鉻酸鉀5wt%下各旋塗轉速之碎形高度與寬度變化 35
表2-8 明膠溶液20wt%重鉻酸鉀10wt%下各旋塗轉速之碎形高度與寬度變化 36
表2-9 明膠溶液20wt%重鉻酸鉀15wt%下各旋塗轉速之碎形高度與寬度變化 37
表3-1 各體積流率下壓力差與流道外觀變化 50



圖目錄
圖1-1 肝臟示意圖 2
圖1-2 肝小葉示意圖 3
圖1-3 碎形微圖案 4
圖1-4 曹誼林博士植入PCL-軟骨細胞耳朵於老鼠情形:(a) 8週後之組織工程耳朵構造(b)將耳朵植入老鼠背上(c)十個月後可見之螺旋與反螺旋 5
圖1-5 K. F. Leong 運用SFF技術製作人造器官支架製程 6
圖1-6 SFF技術編造顱內重建 7
圖1-7 FDM系統構成之網格 7
圖1-8 陳克紹於PP不織布表面接枝PNIPAAm,SEM剖面圖(100x) 8
圖1-9 陳克紹於不同環境下培養纖維母細胞情形:(a)未交聯明膠 (b)GA交聯明膠 (c)生物培養皿 9
圖1-10 S. Ikeda利用鹽析法之多孔聚合物血管支架製程 10
圖1-11 S. Ikeda鹽析法多孔聚合物血管支架 10
圖1-12 M. J. Kim之PLGA人工血管製造示意 11
圖1-13 M. J. Kim人造血管內壁與外壁 11
圖1-14 明膠與光阻互補性搭配 14
圖1-15 明膠補償結構強度 14
圖1-16 鹽析產生之碎形微圖案:(a)重鉻酸鉀明膠微圖案;(b)氯化鈉明膠微圖案 15
圖1-17 氯化鈉明膠添加蛋白酶溶液量測AFM:(a)氯化鈉複葉狀碎形微圖案;(b)利用AFM掃描的範圍為10000×10000nm觀察;(c)以2D圖形觀測蛋白酶溶液蝕刻情況;(d)利用2D所觀測的圖形轉換為3D立體圖 16
圖1-18 Controlled electroplating through gelatin films製作流程 17
圖1-19 碎形圖案之製作方式與其影響參數 18
圖1-20 本論文架構 21
圖2-1 本實驗用明膠材料 24
圖2-2 本實驗用重鉻酸鉀材料 25
圖2-3 膠帶貼附試片示意圖 28
圖2-4 明膠溶液10wt%重鉻酸鉀5wt%下各旋塗轉速之碎形樣貌 29
圖2-5 明膠溶液10wt%重鉻酸鉀10wt%下各旋塗轉速之碎形樣貌 30
圖2-6 明膠溶液10wt%重鉻酸鉀15wt%下各旋塗轉速之碎形樣貌 31
圖2-7 明膠溶液15wt%重鉻酸鉀5wt%下各旋塗轉速之碎形樣貌 32
圖2-8 明膠溶液15wt%重鉻酸鉀10wt%下各旋塗轉速之碎形樣貌 33
圖2-9 明膠溶液15wt%重鉻酸鉀15wt%下各旋塗轉速之碎形樣貌 34
圖2-10 明膠溶液20wt%重鉻酸鉀5wt%下各旋塗轉速之碎形樣貌 35
圖2-11 明膠溶液20wt%重鉻酸鉀10wt%下各旋塗轉速之碎形樣貌 36
圖2-12 明膠溶液20wt%重鉻酸鉀15wt%下各旋塗轉速之碎形樣貌 37
圖2-13 碎形流道之橫斷面 38
圖2-14 碎形圖案之高度與寬度(高30.68μm、寬101.2μm) 39
圖2-15 明膠10 wt%各參數與水力直徑關係 40
圖2-16 明膠15 wt%各參數與水力直徑關係(重鉻酸鉀5wt%無碎形產生) 40
圖2-17 明膠20wt%各參數與水力直徑關係(重鉻酸鉀5wt%無碎形產生) 41
圖3-1 人工血管製程 44
圖3-2 碎形微圖案 44
圖3-3 微圖案翻模 45
圖3-4 翻模流道之橫斷面:(a)流道寬度115μm高度43μm (b)流道寬度128μm高度71μm 45
圖3-5 完成之血管流道 46
圖3-6 碎形維度網格 47
圖3-7 針筒幫浦注流體於流道 48
圖3-8 流體於流道中之景象 48
圖3-9 流道承受壓力測試實驗設置圖 49
圖3-10 體積流率30 mL/min流道約擴大7%:(a)灌流前;(b)灌流後 51
圖3-11 體積流率35 mL/min流道約擴大15%:(a)灌流前;(b)灌流後 51
圖3-12 體積流率40 mL/min流道約擴大20%:(a)灌流前;(b)灌流後 51
圖A-1 明膠10wt%重鉻酸鉀5wt%各轉速整體旋塗樣貌 57
圖A-2 明膠10wt%重鉻酸鉀10wt%各轉速整體旋塗樣貌 57
圖A-3 明膠10wt%重鉻酸鉀15wt%各轉速整體旋塗樣貌 58
圖A-4 明膠15wt%重鉻酸鉀5wt%各轉速整體旋塗樣貌 58
圖A-5 明膠15wt%重鉻酸鉀10wt%各轉速整體旋塗樣貌 59
圖A-6 明膠15wt%重鉻酸鉀15wt%各轉速整體旋塗樣貌 59
圖A-7 明膠20wt%重鉻酸鉀5wt%各轉速整體旋塗樣貌 60
圖A-8 明膠20wt%重鉻酸鉀10wt%各轉速整體旋塗樣貌 60
圖A-9 明膠20wt%重鉻酸鉀15wt%各轉速整體旋塗樣貌 61
圖B-1 獨立血管製程 63
圖B-2 明膠之溶除 63
圖B-3 氧氣電漿蝕刻明膠薄膜 64
圖B-4 明膠碎形浸泡於丙酮測試 64
圖B-5 犧牲層於施打氧氣電漿後遭剝離 65
圖B-6 明膠薄膜貼附於PDMS表面 65
圖B-7 明膠薄膜施打氧氣電漿後收縮卷曲 66

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[30] 邱永興、胡勇、計劍、封麟先,肝素化聚甲基矽氧烷-聚氧乙烯接枝物的合成及其體外抗凝血性能評價,高分子學報,第三期,1997年6月,263-270頁。
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