การห่อหุ้มเซลล์ด้วยไฮโดรเจลแบบฉีดได้ที่เตรียมจากการเชื่อมขวางสองระบบ: อิทธิพลของสมบัติไฮโดรเจลต่อการตอบสนองของเซลล์
บทวิเคราะห์งานวิจัย
งานวิจัยนี้มุ่งเน้นการพัฒนาไฮโดรเจลแบบฉีดได้สำหรับใช้ในวิศวกรรมเนื้อเยื่อโดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื้อเยื่อกระดูกอ่อน จุดเด่นของงานวิจัยนี้คือการใช้ระบบการเชื่อมขวางสองระบบ (dually crosslinked) คือการใช้ทั้งการตอบสนองต่ออุณหภูมิ (thermoresponsive) จาก Pluronic-F127 และการเชื่อมขวางทางเคมีแบบโคเวเลนต์ผ่านปฏิกิริยา Michael-type addition ระหว่าง dextran ที่ถูกปรับแต่งให้มีหมู่ฟังก์ชัน vinyl sulfone กับ poly(ethylene glycol) dithiol การใช้ระบบสองแบบนี้ช่วยเพิ่มความสามารถในการควบคุมคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของไฮโดรเจลได้อย่างมีประสิทธิภาพ เช่น ความแข็งแรง ความสามารถในการย่อยสลาย และโครงสร้างรูพรุน ซึ่งล้วนเป็นปัจจัยสำคัญในการสนับสนุนการเจริญเติบโตและการสร้างความแตกต่างของเซลล์กระดูกอ่อน
การศึกษาอิทธิพลของน้ำหนักโมเลกุลของ PLGA-PEG-PLGA และระดับการแทนที่ของ maleimide functionalized-dextran ต่อคุณสมบัติของไฮโดรเจลเป็นจุดสำคัญ เนื่องจากปัจจัยเหล่านี้มีผลต่อการเชื่อมขวางและโครงสร้างของไฮโดรเจลส่งผลต่อการตอบสนองของเซลล์ การทดลองใช้เซลล์กระดูกอ่อนสุกร (porcine chondrocytes) เป็นแบบจำลอง ซึ่งเป็นการเลือกใช้แบบจำลองที่มีความใกล้เคียงกับเซลล์กระดูกอ่อนของมนุษย์ และการประเมิน cytotoxicity ของวัสดุมีความสำคัญในการตรวจสอบความปลอดภัยก่อนนำไปใช้กับมนุษย์
การวิเคราะห์สมบัติต่างๆ ของไฮโดรเจล เช่น ความแข็ง โครงสร้างรูพรุน ความสามารถในการย่อยสลาย และการบวมตัว ทำได้อย่างครบถ้วน ซึ่งช่วยในการทำความเข้าใจกลไกการทำงานของไฮโดรเจล และเชื่อมโยงกับการตอบสนองของเซลล์กระดูกอ่อนได้อย่างชัดเจน การประเมินการมีชีวิต การเจริญเติบโต และการสร้างความแตกต่าง (chondrogenic differentiation) ของเซลล์กระดูกอ่อนที่ถูกห่อหุ้มด้วยไฮโดรเจล แสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพของไฮโดรเจลในการสนับสนุนการเจริญเติบโตของเซลล์ โดยเฉพาะการสังเกต morphology และ cell distribution ที่แสดงให้เห็นถึงการกระจายตัวของเซลล์ในไฮโดรเจลอย่างเหมาะสม
การศึกษาการสลายตัวของไฮโดรเจลโดยใช้การวัดปริมาณสีฟลูออเรสเซนต์ที่ถูกติดกับ Pluronic-F127 เป็นเทคนิคที่น่าสนใจ และช่วยในการติดตามการสลายตัวของส่วนประกอบทั้งสองส่วนของไฮโดรเจลได้ การที่ไฮโดรเจลสามารถย่อยสลายได้อย่างค่อยเป็นค่อยไปเป็นคุณสมบัติที่สำคัญ เนื่องจากจะช่วยให้เนื้อเยื่อใหม่สามารถสร้างขึ้นได้อย่างมีประสิทธิภาพ และลดการสะสมของวัสดุในร่างกาย
โดยสรุป งานวิจัยนี้แสดงให้เห็นถึงการพัฒนาไฮโดรเจลแบบฉีดได้ที่มีคุณสมบัติเหมาะสมสำหรับใช้ในการวิศวกรรมเนื้อเยื่อกระดูกอ่อน การออกแบบไฮโดรเจลที่มีระบบการเชื่อมขวางสองแบบ การศึกษาที่ครอบคลุม และการประเมินผลที่ครบถ้วน ทำให้เป็นงานวิจัยที่มีคุณภาพ และมีศักยภาพในการนำไปประยุกต์ใช้ทางการแพทย์ได้จริง อย่างไรก็ตาม การศึกษาเพิ่มเติมในสัตว์ทดลองที่มีขนาดใหญ่กว่า และการทดลองทางคลินิก มีความจำเป็นก่อนที่จะนำไปใช้กับมนุษย์ได้อย่างปลอดภัยและมีประสิทธิภาพ
งานวิจัยนี้เหมาะกับอุตสาหกรรมใด
งานวิจัยนี้เหมาะกับอุตสาหกรรมทางการแพทย์หลายสาขา โดยเฉพาะอย่างยิ่ง:
อุตสาหกรรมเวชภัณฑ์: ไฮโดรเจลที่พัฒนาขึ้นสามารถนำไปใช้เป็นวัสดุชีวภาพสำหรับการปลูกถ่ายเนื้อเยื่อกระดูกอ่อน ซึ่งเป็นตลาดที่มีความต้องการสูง การพัฒนาผลิตภัณฑ์ที่เกี่ยวกับการซ่อมแซมกระดูกอ่อนจะสร้างมูลค่าทางการค้าได้เป็นอย่างมาก
อุตสาหกรรมวิศวกรรมชีวการแพทย์: งานวิจัยนี้สามารถนำไปพัฒนาเป็นผลิตภัณฑ์สำหรับใช้ในห้องปฏิบัติการวิจัยทางการแพทย์ เช่น วัสดุสำหรับการเพาะเลี้ยงเซลล์กระดูกอ่อน หรือใช้เป็นเครื่องมือในการศึกษาการสร้างเนื้อเยื่อกระดูกอ่อน บริษัทที่เกี่ยวข้องกับการผลิตอุปกรณ์ทางการแพทย์และวัสดุทางการแพทย์สามารถนำไปต่อยอดได้
อุตสาหกรรมเครื่องมือแพทย์: ไฮโดรเจลแบบฉีดได้อาจนำไปพัฒนาเป็นเครื่องมือทางการแพทย์สำหรับใช้ในการรักษาโรคที่เกี่ยวกับกระดูกอ่อน เช่น การฉีดเข้าไปในบริเวณที่ได้รับบาดเจ็บ หรือการใช้เป็นโครงสร้างในการซ่อมแซมกระดูกอ่อนที่เสื่อมสภาพ
เหตุผลหลักคือไฮโดรเจลนี้มีคุณสมบัติที่ดีเยี่ยม คือสามารถย่อยสลายได้เองตามธรรมชาติ มีความเข้ากันได้ทางชีวภาพดี และสามารถช่วยในการสร้างความแตกต่างของเซลล์กระดูกอ่อนได้ ซึ่งเป็นคุณสมบัติที่สำคัญสำหรับการนำไปใช้ทางการแพทย์
งานวิจัยนี้เหมาะกับอาชีพใด
งานวิจัยนี้เหมาะกับบุคลากรทางการแพทย์และวิทยาศาสตร์หลายสาขา ได้แก่:
แพทย์ผู้เชี่ยวชาญด้านกระดูกและข้อ (Orthopedic surgeon): สามารถนำไฮโดรเจลนี้ไปใช้ในการรักษาผู้ป่วยที่มีปัญหาเกี่ยวกับกระดูกอ่อน เช่น การฉีดเข้าข้อเพื่อช่วยซ่อมแซมกระดูกอ่อนที่สึกหรอ
นักวิจัยทางการแพทย์ (Medical researcher): สามารถใช้ไฮโดรเจลนี้เป็นเครื่องมือในการศึกษาการสร้างเนื้อเยื่อกระดูกอ่อน หรือใช้ในการพัฒนาเทคนิคการปลูกถ่ายเนื้อเยื่อกระดูกอ่อน และพัฒนาต่อยอดงานวิจัย
วิศวกรชีวการแพทย์ (Biomedical engineer): สามารถนำความรู้จากงานวิจัยนี้ไปออกแบบและพัฒนาผลิตภัณฑ์ทางการแพทย์ที่ใช้ไฮโดรเจล เช่น วัสดุชีวภาพสำหรับการปลูกถ่ายเนื้อเยื่อ หรืออุปกรณ์ทางการแพทย์อื่นๆ
นักวิทยาศาสตร์วัสดุ (Material scientist): สามารถนำความรู้จากการสังเคราะห์และการปรับเปลี่ยนคุณสมบัติของวัสดุในงานวิจัยนี้ไปใช้ในการพัฒนาและวิเคราะห์วัสดุชีวภาพอื่นๆ
เหตุผลคืองานวิจัยนี้เกี่ยวข้องกับการพัฒนาเทคโนโลยีทางการแพทย์ขั้นสูง จึงต้องอาศัยความรู้ความเชี่ยวชาญจากหลายสาขา การทำงานร่วมกันระหว่างบุคลากรเหล่านี้จะช่วยผลักดันให้เกิดการพัฒนาและนำงานวิจัยนี้ไปใช้ประโยชน์ในทางคลินิกได้อย่างมีประสิทธิภาพ
| รหัสโครงการ : | 125357 |
| หัวหน้าโครงการ : | ดร. ณัฐพล ไร่สงัด |
| ปีงบประมาณ : | 2564 |
| หน่วยงาน : | สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) |
| สาขาวิจัย : | กลุ่มข้อมูลด้านวิทยาศาสตร์การแพทย์และสุขภาพ |
| ประเภทโครงการ : | โครงการเดี่ยว |
| สถานะ : | ปิดโครงการ |
| คำสำคัญ : | |
| วัตถุประสงค์ : | To prepare the dually crosslinked injectable hydrogels that comprise of thermoresponsive PLGA-PEG-PLGA copolymers and thiolate-PEG/maleimide functionalized-dextran (PLGA-PEG-PLGA/PEG/dextran) To evaluate the in vitro cytotoxicity of PLGA-PEG-PLGA and thiolate-PEG/maleimide functionalized-dextran injectable hydrogel (PEG/dextran) toward porcine chondrocytes To study the effects of the PLGA-PEG-PLGA molecular weight and degree of substitution of maleimide functionalized-dextran on properties of the dually crosslinked injectable hydrogels (PLGA-PEG-PLGA/PEG/dextran) To evaluate the biological properties, including in vitro cell viability, proliferation, and chondrogenic differentiation, cell morphology, and cell distribution of porcine chondrocytes encapsulated dually crosslinked injectable hydrogels |
ดร. ณัฐพล ไร่สงัด. (2564). การห่อหุ้มเซลล์ด้วยไฮโดรเจลแบบฉีดได้ที่เตรียมจากการเชื่อมขวางสองระบบ: อิทธิพลของสมบัติไฮโดรเจลต่อการตอบสนองของเซลล์. สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.). กรุงเทพมหานคร.
ดร. ณัฐพล ไร่สงัด. 2564. "การห่อหุ้มเซลล์ด้วยไฮโดรเจลแบบฉีดได้ที่เตรียมจากการเชื่อมขวางสองระบบ: อิทธิพลของสมบัติไฮโดรเจลต่อการตอบสนองของเซลล์". สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.). กรุงเทพมหานคร.
ดร. ณัฐพล ไร่สงัด. "การห่อหุ้มเซลล์ด้วยไฮโดรเจลแบบฉีดได้ที่เตรียมจากการเชื่อมขวางสองระบบ: อิทธิพลของสมบัติไฮโดรเจลต่อการตอบสนองของเซลล์". สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.), 2564. กรุงเทพมหานคร.
ดร. ณัฐพล ไร่สงัด. การห่อหุ้มเซลล์ด้วยไฮโดรเจลแบบฉีดได้ที่เตรียมจากการเชื่อมขวางสองระบบ: อิทธิพลของสมบัติไฮโดรเจลต่อการตอบสนองของเซลล์. สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.); 2564. กรุงเทพมหานคร.