臺灣博碩士論文加值系統

隨著組織工程研究的蓬勃發展，對於幫助組織或器官之修復被視為重要課題之一，而新的組織生長與發育需要適當的血管用以傳送養分以及移除廢物。加上有研究指出腫瘤的生長也與血管新生有相關性，也就是說血管新生能夠促進腫瘤增殖與轉移。如果我們能夠利用電腦來模擬並預測血管新生的現象，期望對於未來在治療腫瘤與組織修復，能夠給予相當程度上的幫助。
本篇研究利用human umbilical vein endothelial cells（HUVEC）來進行in vitro的血管新生實驗，藉由調控不同濃度的血清比例（0％、0.5％、2％、10％）並添加100 ng/ml的vascular endothelial growth factor（VEGF）來誘導HUVEC形成類微血管狀結構。結果發現，隨著血清濃度的提升形成類微血管結構的完整度也越高，推論HUVEC形成類微血管結構與血清的多寡有正相關性。電腦模擬則是利用已知的數學模型轉化成Matlab的程式語言，並藉由幅射型基底函數帶入實驗之參變數來進行模擬，以探討藉由程式模擬的可行性與準確性。

Blood vessels are needed for nutrition transporting and metabolic waste removal in the growth of new tissues. Many reports indicated that tumor’s growth had connection with angiogenesis. Angiogenesis can assist proliferation and transfer of tumor cells. If we can use computer as a tool to simulate and forecast angiogenesis, the result may has a lot of help for tumor cure and tissue repair.
In this study, we use human umbilical vein endothelial cells (HUVEC) to do in vitro angiogenesis experiment. We regulated the concentration of serum ( 0%, 0.5%, 2% and 10% ) and added 100 ng/ml vascular endothelial growth factor to induce HUVEC capillary-like structure formation. In result, we discovered that the completion of capillary-like structure increased as the concentration of serum did. Therefore, capillary-like structure and concentration of serum can be correlated. In the process, we transform angiogenesis mathematical model into program of MATLAB. A substitution of experiment parameters into a radial basis function for simulation was followed. Depend on simulation output, we can appraise accuracy and feasibility of simulation.

謝誌 i
英文摘要 ii
中文摘要 iv
目錄 v
圖目錄 viii
表目錄 ix

第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機與目的 2
第二章 文獻回顧 4
2.1 血管新生 4
2.1.1 血管新生的發生過程 5
2.1.2 影響血管新生的物質 7
2.1.3 血管新生與腫瘤之相關性 10
2.2 MATLAB簡介 11
2.2.1 數位影像處理 11
2.3 數學模型 13
2.3.1 輻射型基底函數 13
2.3.2 血管新生相關數學模型 16
第三章 實驗藥品與方法 18
3.1 實驗流程 18
3.2 細胞培養 19
3.2.1 實驗藥品 19
3.2.2 實驗儀器 20
3.2.3 實驗用細胞株 20
3.2.4 實驗方法 21
3.2.4.1 冷凍細胞活化 21
3.2.4.2 細胞繼代培養 22
3.3 血管新生實驗 23
3.3.1 實驗藥品 23
3.3.2 實驗儀器 23
3.3.3 實驗用細胞株 24
3.3.4 實驗方法 24
3.3.4.1 於96 well內植入ECM gel 24
3.3.4.2 血管新生實驗 25
3.5 影像數據化程式 26
3.6 輻射型基底函數程式 27
3.7 數學模型 28
第四章 實驗結果與討論 33
4.1 細胞活化與繼代 33
4.2 血管新生實驗（一） 35
4.2 血管新生實驗（二） 38
4.2 血管新生實驗（三） 41
4.3 實驗影像數據化 46
4.4 幅射型基底函數之轉化 48
4.5 血管新生數學模型之模擬 50
第五章 結論 52
第六章 未來計劃與建議 53

參考文獻 54

附錄 57
附錄一 57
附錄二 60
附錄三 65

圖目錄
Fig. 2.1 管脈生成與血管新生簡易圖解 5
Fig. 2.2 血管新生過程圖解 6
Fig. 2.3 VEGF對內皮細胞之間連結的影響 8
Fig. 2.4 VEGFR的訊號傳遞路徑與其功能簡圖 9
Fig. 3.1 實驗流程圖 18
Fig. 3.2 內皮細胞 20
Fig. 3.3 血管新生實驗示意圖 25
Fig. 4.1 由食工所購買的HUVEC分盤後的生長情況 33
Fig. 4.2 血管新生實驗細胞數為5000的組別 35
Fig. 4.3 血管新生實驗細胞數為10000的組別 36
Fig. 4.4 血管新生實驗細胞數為20000的組別 37
Fig. 4.5 血管新生實驗VEGF濃度為0ng/ml的組別 38
Fig. 4.6 血管新生實驗VEGF濃度為10ng/ml的組別 39
Fig. 4.7 血管新生實驗VEGF濃度為100ng/ml的組別 40
Fig. 4.8 血管新生實驗血清濃度為0％的組別 42
Fig. 4.9 血管新生實驗血清濃度為0.5％的組別 43
Fig. 4.10 血管新生實驗血清濃度為2％的組別 44
Fig. 4.11 血管新生實驗血清濃度為10％的組別 45
Fig. 4.12 影像數據化程式執行後的結果 46
Fig. 4.13 影像處理之過程 47
Fig. 4.14 幅射型基底函數轉化程式執行後的結果 48
Fig. 4.15 解數學模型程式執行後的結果 50

表目錄
Table 1.1 民國96年國人十大死因 3
Table 2.1 血管新生相關因子及其功能 7

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