王鵬元助理教授學術分享:幹細胞與生物材料的交互作用

王鵬元老師於2011年6月取得臺灣大學化學工程研究所博士學位。之後,先拿到臺灣大學的邁向頂尖大學計畫博士後,隨後拿到澳大利亞科學研究院科學和工業捐赠基金(Science and Industry Endowment Fund, SIEF)博士後,前往澳大利亞斯威本科技大學擔任講師一職。

王老師於2015年獲得澳大利亞年輕學者最高榮譽,傑出青年學者獎(DECRA),並於墨爾本大學與澳大利亞科學研究院擔任合聘科學家。王老師於2016年9月進入臺北醫學大學醫學工程學院奈米醫學工程研究所任教。其研究專長為幹細胞分化與生物材料。

體外細胞培養技術,可回朔到19世紀初。一路以來,科學家不斷改良細胞培養的技術,從早期所使用的玻璃基材到現在主流的聚苯乙烯塑膠材料,搭配的細胞培養液也是五花八門。目前,體外細胞培養還存在許多的問題,例如哺乳類細胞在體外繼代的次數無法太多,細胞在體外培養後失去了原本的特性等等。這些現象,不論是得到品質較差的細胞,或是體外的實驗數據無法在動物實驗中再現,都導致了大量研究資源的浪費。【左圖:醫學工程學院奈米醫學工程研究所王鵬元老師】

我們了解,人體內的環境非常的複雜。不同的器官與組織,具有不同的細胞種類與細胞外間質(extracellular matrix, ECM)。細胞分泌了ECM,並且生活這些蛋白分子之間,兩者互相協調,達到平衡。ECM的受損,將造成細胞的傷害。同樣細胞的老化,也造成ECM的降解。因此,要能夠在體外培養細胞,必須盡量的模擬體內環境。

隨著科技的進步,不同的生物高分子可以被合成,不同的生物分子可以被生產,以及具有不同表面結構的材料可以被製作。這些進展,也都帶動了體外細胞培養的進步。近20年來,具有特殊微奈米結構的細胞培養基材,已經被證實可以改變細胞的行為,包括貼附、生長、遷移、與分化等。如何針對不同的細胞特性,在其培養基材上製作出相對應的微奈米結構,以培養出高品質、有功能的細胞,對於體外細胞培養具有巨大的意義。另一方面,也藉此更深入了解,複雜的細胞在體內的特性與功能。【右圖:用顆粒表面對纖維母細胞進行重編程的結果】

王老師目前的研究重點之一,是利用不同大小的顆粒,排列於細胞培養的基材上,調控細胞生長與分化的行為。(文/研究發展處整理)

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