臺灣博碩士論文加值系統

摘要
醫療目的和生物工學所使用的人造材料被稱為“生物醫學材料”。生物醫學材料中，纖維紡織品可與生醫工程或組織工程相互結合形成醫療用品。組織工程對再生組織或器官都有極大的功效，因此開始有許多關於如何將多孔材料製作成支架，使允許細胞生長，並且細胞可附著於材料表面，增進細胞生長的研究。
針織物由於本身特有的織物組織結構，使其具有多孔性及柔軟性，因而在應用上可與組織工程相互結合。故本研究織造不同組織結構與紗線條件的織物樣本，並進一步以幾丁聚醣為針織物作塗佈加工，最後再評估其對體外實驗的影響。本研究探討塗佈幾丁聚醣的針織物樣本的機械性質、空隙率與透氣度，並找出樣本的幾丁聚醣釋放曲線，研究其釋放行為，並作細胞毒性試驗，來證實本研究之樣本設計符合無毒性之慮。
在本論文中以紗線支數75D/144f及每口喂入1根稱為A組，紗線支數75D/144f及每口喂入2根稱為B組，紗線支數150D/144f及每口喂入1根稱為C組，紗線支數150D/144f及每口喂入2根稱為D組。並且設計了五種不同組織，以組織1~5表示，分別為平紋、掛針平均分配、水平連掛、垂直連掛、同時水平和垂直連掛針法。
經本論文研究結果顯示所設計的組織3和5樣本其經向最大斷裂強度最大可達10 kPa以上，而緯向的較小的約6 kPa以下，以及空隙率較高可達到86 %，但其透氣度並未有較高的值，最低約154 cm3/cm2/s。而組織1、2和4的樣本則趨勢與組織3和5相反。塗佈幾丁聚醣後，織物強度皆下降約20 %，以及透氣度下降1~1.5倍。以及塗佈後的樣本其經緯向伸度比較接近1。
在織物塗佈幾丁聚醣的藥物釋放實驗中，發現幾丁聚醣的釋放曲線呈現兩階段釋放，第一階段約在第2~3天時有一次大量的釋放，第二階段約在第7~8天時。除了D組樣本之外，幾乎所有的樣本皆呈現這樣的趨勢。而在織物組織上，組織1、4和5的樣本，在第一次釋放的速率較高，一天約增加0.018 wt%的幾丁聚醣濃度，而第二次釋放時較為緩慢的上升，一天約增加0.006 wt%的幾丁聚醣濃度；而組織3和5的樣本則反之。根據釋放曲線所設定的幾丁聚醣濃度在細胞毒性實驗過程中，發現並未對纖維母細胞有負面的影響。
從本論文中，可了解組織結構與紗線條件對在釋放幾丁聚醣時的釋放行為及釋放速率，並證實釋放出幾丁聚醣濃度對纖維母細胞並沒有毒性影響，故進一步進行不同組織結構與紗線條件的織物樣本的物性測試。因此，應用時，可變化不同組織結構與紗線條件去織造所需的織物樣本。

Abstract
Synthetic materials used for medical purposes are called biomaterials. Using the biomedical and tissue engineering techniques, fibrous textiles can be made for medical usage. For example, porous fibrous textile can be a framework for cells to adhere and grow into.

In this study, we first made woven samples with different structures fabricated at different conditions. Their mechanical properties, porosity, and permeability were investigated. We then coated chitosan on the samples and their drug release patterns were studied. In addition, cytotoxicity of the coated samples was evaluated.
Materials used in this study were divided into 4 groups. The A group was fed one end with yarn count 75D/ 144f in each feeding point; B group was fed two ends with yarn count 75D/ 144f in each feeding point; C group was fed one end with yarn count 150D/ 144f in each feeding point; D group was fed two ends with yarn count 150D/ 144f in each feeding point. Moreover, five different fabric structures were designed and presented as structure 1~ 5. They were plain (1), tuck (2), horizontal double tucking (3), vertical double tucking (4), horizontal and vertical double tucking (5) respectively.
As a result, we found the structures 3 and 5 of the samples had the largest tensile tenacity in the warp direction and the lowest in the weft direction. However, opposite trends were seen in the structures 1, 2, and 4. After coating, the tenacity of fabrics was decreased slightly and the air permeability was decreased by 1~1.5 times. The ratio of elongation of the coated sample in the warp and the weft directions was close to 1.
In the drug release test, all samples except those in the D group showed that the chitosan was released fast from the 2nd to the 3rd as well as from the 7th to the 8th day. In these periods, structures 1,4, and 5 had a higher release rate as compared to that in structures 3 and 5. Finally, we found the released chitosan was not deleterious to the cultured fibroblasts.

目錄
致謝………………………………...………………………………………………..…….I
中文摘要……………………………………………………………………...………..…II
英文摘要………………………………………………………………………………...IV
目錄……………………………………………………………………………..…..…...VI
圖索引…………………………………………………………………………...……..VIII
表索引………………………………………………………………………...………..…X
1 緒論…………………………………………..…………………………………………1
1.1 研究背景……………………………………...……………………………………1
1.2 研究動機與構思…………………………………………...………………………3
1.3 合成纖維的生物相容性……………………………………...……………………4
1.4 幾丁聚醣………………………………………………………...…………………7
1.5 緯編針織物組織…………………………………………………...……………..11
1.6 人工組織替代物的結構設計………………………………………...…………..14
1.7 醫療紡織品的研究……………………………………………………...………..14
1.8 文獻回顧…………………………………………………………………...……..18
2 原理…………………………………..………………………………………………..21
2.1 緯編針織原理………………………………………………………………….…21
2.2 藥物釋放作用……………………………………………………………….……22
2.2.1 釋放藥劑方法………………………………………………………….…...22
2.2.2 影響擴散速率的因子………………………………………………….…...24
2.3 空隙率公式…………………………………………………………………...…..25
3 實驗………………………………………..…………………………………………..26
3.1 預備實驗………………………………………………………………………….26
3.2 實驗流程……………………………………………………………………….....27
3.2.1 實驗流程說明……………………………………………………………....28
3.3 實驗原料及藥品………………………………………………………………….29
3.4 實驗儀器………………………………………………………………………….30
3.5 實驗方法………………………………………………………………………….31
3.5.1 實驗參數……………………………………………….…………………...31
3.5.2 實驗設計……………………………………………….…………………...32
3.5.3 樣品製作……………………………………………….…………………...33
3.5.4 樣品精練……………………………………………….…………………...33
3.5.5 配製幾丁聚醣溶液…………………………………….…………………...33
3.5.6 塗佈處理……………………………………………….…………………...33
3.6 測試……………………………………………………………………………….34
3.6.1 厚度測定………………………………………………………….………...34
3.6.2 織物單位面積重量測定…………………………………………..………..34
3.6.3 空隙率測試……………………………………………………….………...34
3.6.4 織物拉伸強度測試……………………………………………….………...34
3.6.5 織物撕裂強度測試………………………………………………………....35
3.6.6 織物透氣度測定…………………………………………………………....35
3.6.7 藥物含量測定……………………………………………………………....36
3.6.8 藥物釋放試驗……………………………………………………………....37
3.6.9 細胞毒性分析……………………………………………………………....38
3.6.10 掃描式電子顯微鏡觀察……………………………………………….…...41
4 結果與討論……………………………………………………..……………………..42
4.1 聚酯緯編單面針織物與塗佈幾丁聚醣之聚酯緯編單面針織物之機械性質分析………………………………………………………………………………….42
4.1.1 紗線支數和組織變化對聚酯緯編單面針織物空隙率之影響.…………...42
4.1.2 紗線支數和組織變化對聚酯緯編單面針織物與塗佈幾丁聚醣之聚酯緯
編單面針織物透氣度之影響……………….…...…………………...….…44
4.1.3 組織變化和紗線支數對聚酯緯編單面針織物與塗佈幾丁聚醣之聚酯緯
編單面針織物拉伸強度之影響…………………………...………...……..46
4.1.4 組織變化和紗線支數對聚酯緯編單面針織物與塗佈幾丁聚醣之聚酯緯
編單面針織物撕裂強度之影響……………………………………………51
4.1.5 組織變化和紗線支數對聚酯緯編單面針織物與塗佈幾丁聚醣之聚酯緯
編單面針織物經緯向拉伸伸度比之影響…………………………………55
4.1.6 組織變化和紗線支數對聚酯緯編單面針織物與塗佈幾丁聚醣之聚酯緯
編單面針織物經緯向撕裂伸度比之影響…………………………………57
4.2 藥物釋放速率分析……………………………………………………………….58
4.3 細胞毒性之分析………………………………………………………………….65
4.4 聚酯緯編單面針織物之表面型態………………………………………...……..71
4.4.1 聚酯緯編單面針織物未處理與塗佈後之表面型態……………….……...71
4.4.2 釋放後的表面型態…………………………………………………..……..74
5 結論…………………………………………………………………………………....79
參考文獻…………………………………………………………………………………82
圖索引
圖1.1 幾丁質與幾丁聚醣的構造………………….………………..……...…………..8
圖1.2 平紋組織…………………………………...…………………..……..………...11
圖1.3 掛針組織……………………………………...………………..……..………...13
圖2.1 緯編針織物基本組織結構示意圖………………………………..……..……..21
圖2.2 緯編針織物編織運動程序圖…………………..………………..……..………22
圖3.1 聚酯單面緯編針織物樣品藥物釋放曲線圖(A1)………………………..…….26
圖3.2 實驗流程圖………………………………………………………..……..……..27
圖3.3 以濃度0.000 % ~ 0.250 %的幾丁聚醣在水中所測的吸光度之檢量線(波長
在230 nm)……………………………………………….....….…………...…...37
圖3.4 MTS的結構以及轉換後Formazon的結構……………..………….….………40
圖4.1 變化紗線支數與織物組織結構對未處理聚酯緯編單面針織物透氣度之影
響………………………………………………………………………………..45
圖4.2 變化紗線支數與織物組織結構對塗佈後聚酯緯編單面針織物透氣度之影
響………………………………………………………………………………..46
圖4.3 變化紗線支數與織物組織結構對未處理聚酯緯編單面針織物經向最大斷
裂強度之影響…………………………………………………………………..49
圖4.4 變化紗線支數與織物組織結構對未處理聚酯緯編單面針織物緯向最大斷
裂強度之影響…………………………………………………………………..50
圖4.5 變化紗線支數與織物組織結構對塗佈後聚酯緯編單面針織物經向最大斷
裂強度之影響…………………………………………………………………..50
圖4.6 變化紗線支數與織物組織結構對塗佈後聚酯緯編單面針織物緯向最大斷
裂強度之影響…………………………………………………………………..51
圖4.7 變化紗線支數與織物組織結構對未處理聚酯緯編單面針織物經向最大撕
裂強度之影響…………………………………………………………………..53
圖4.8 變化紗線支數與織物組織結構對未處理聚酯緯編單面針織物緯向最大撕
裂強度之影響…………………………………………………………………..53
圖4.9 變化紗線支數與織物組織結構對塗佈後聚酯緯編單面針織物經向最大撕
裂強度之影響………………………………………………………………..…54
圖4.10 變化紗線支數與織物組織結構對塗佈後聚酯緯編單面針織物緯向最大撕
裂強度之影響…………………………………………………………………..54
圖4.11 變化紗線支數與織物組織結構對未處理聚酯單面緯編針織物經緯向拉伸
伸度比之影響…………………………………………………………………..56
圖4.12 變化紗線支數與織物組織結構對塗佈後聚酯單面緯編針織物經緯向拉伸
伸度比之影響…………………………………………………………………..56
圖4.13 變化紗線支數與織物組織結構對未處理聚酯單面緯編針織物經緯向撕裂
伸度比之影響………………………………………………………..…………57
圖4.14 變化紗線支數與織物組織結構對塗佈後聚酯單面緯編針織物經緯向撕裂
伸度比之影響………………………………………………………….…….…58
圖4.15 聚酯緯編單面針織物樣品藥物釋放曲線圖(A組) …………………………...60
圖4.16 聚酯緯編單面針織物樣品藥物釋放曲線圖(B組)……………………….…...61
圖4.17 聚酯緯編單面針織物樣品藥物釋放曲線圖(C組)……………………….…...61
圖4.18 聚酯緯編單面針織物樣品藥物釋放曲線圖(D組)……………………….…...62
圖4.19 聚酯緯編單面針織物樣品藥物釋放曲線圖(組織1) …………………………63
圖4.20 聚酯緯編單面針織物樣品藥物釋放曲線圖(組織2) …………………….…...63
圖4.21 聚酯緯編單面針織物樣品藥物釋放曲線圖(組織3)………………………….64
圖4.22 聚酯緯編單面針織物樣品藥物釋放曲線圖(組織4) …………………………64
圖4.23 聚酯緯編單面針織物樣品藥物釋放曲線圖(組織5)………………………….65
圖4.24 不同幾丁聚醣濃度所測的吸光度(波長在490 nm)……………………….…..66
圖4.25 在培養皿上的細胞形態………………………………………………………..67
圖4.26 在孔板(Wall-plate)中，對照組的細胞型態…………………………………….67
圖4.27 在孔板(Wall-plate)中，幾丁聚醣濃度在0.025 wt%的細胞型態……………...68
圖4.28 在孔板(Wall-plate)中，幾丁聚醣濃度在0.050 wt%的細胞型態……………...68
圖4.29 在孔板(Wall-plate)中，幾丁聚醣濃度在0.075 wt%的細胞型態……………...69
圖4.30 在孔板(Wall-plate)中，幾丁聚醣濃度在0.100 wt%的細胞型態……………...69
圖4.31 在孔板(Wall-plate)中，幾丁聚醣濃度在0.125 wt%的細胞型態……………...70
圖4.32 在孔板(Wall-plate)中，幾丁聚醣濃度在0.150 wt%的細胞型態……………...70
圖4.33 在孔板(Wall-plate)中，幾丁聚醣濃度在0.150 wt%的細胞型態……………...71
圖4.34 樣本A5未處理的表面型態(比例尺50 um)…………………………………...72
圖4.35 樣本A5塗佈後的表面型態(比例尺50 um)…………………………………...72
圖4.36 樣本A1塗佈後的表面型態(比例尺50 um)…………………………………...73
圖4.37 樣本B1塗佈後的表面型態(比例尺50 um)…………………………………...73
圖4.38 樣本A5塗佈後的表面型態(比例尺10 um)……………..…………………….74
圖4.39 樣本A1釋放1天後的表面型態(比例尺500 um)……………………………..75
圖4.40 樣本A1釋放1天後的表面型態(比例尺30 um)…………………………...….76
圖4.41 樣本B5釋放7天後的表面型態(比例尺500 um)……………………………..76
圖4.42 樣本B5釋放7天後的表面型態(比例尺30 um)……………………..………..77
圖4.43 樣本D5釋放7天後的表面型態(比例尺500 um)………………………...…...77
圖4.44 樣本D5釋放7天後的表面型態(比例尺30 um)……………………....………78
圖4.45 樣本D1釋放14天後的表面型態(比例尺30 um)…………………..………....78

表索引
表1.1 幾丁質 、幾丁聚醣之生化性質…………………………………………………..9
表1.2 幾丁質、幾丁聚醣的應用─功能別………………………..……………………10
表3.1 織物組織結構的設計…………………………………………..………………..32
表3.2 實驗參數及代號…………………………………………………..……………..32
表4.1 未處理聚酯緯編單面針織物空隙率……………………………………………43

參考文獻
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