Please use this identifier to cite or link to this item: http://cmuir.cmu.ac.th/jspui/handle/6653943832/69466
Full metadata record
DC FieldValueLanguage
dc.contributor.advisorAssoc. Prof. Dr. Wassanai Wattanutchariya-
dc.contributor.advisorAssoc. Prof. Dr. Dumnoensun Pruksakorn, M.D.-
dc.contributor.advisorAsst. Prof. Dr. Peraphan Pothacharoen-
dc.contributor.authorกิตติยา ทุ่นศิริen_US
dc.date.accessioned2020-08-10T01:34:22Z-
dc.date.available2020-08-10T01:34:22Z-
dc.date.issued2020-02-
dc.identifier.urihttp://cmuir.cmu.ac.th/jspui/handle/6653943832/69466-
dc.description.abstractThe full-thickness articular cartilage defect is the abnormal grade of articular cartilage injury. The injury in adolescents and young adult athletes cause long-term problems. To resume sport activity, the gold standard treatment, mosaicplasty or osteochondral autograft transfer, is recommended. This research aims to propose a combination technique of mosaicplasty and tissue engineering to eliminate the limitations of osteochondral regeneration and the complications of the treatment using biomedical engineering strategy. The bilayer biomaterials scaffold and its fabrication process are the major concern to increase treatment abilities and decrease the limitations such as time, cost and complication during the treatment using the low-cost local materials and fabrication technique. The 3D printing fused filament fabrication type was selected to fabricate the tissue-engineering scaffold due to its performance and cost effectiveness. The printing filament is required for FDM 3D printers. The biomaterials filament was considered to provide the proper abilities for articular cartilage regeneration. The biocompatible polymers: polylactic acid (PLA) and polycaprolactone (PCL) were selected to be the main structure for the filaments. The bioactive materials: hydroxyapatite (HA) and silk fibroin (SF) were locally extracted. HA was added to PLA and PCL to create PLA/PCL/15HA filament for 3D printing bone layer of the scaffold. PLA/PCL filament was 3D printed to be the cartilage layer of the scaffold. A solution of Chitosan (CS) and SF were prepared before combining with PLA/PCL printed layer using the lyophilization technique (PLA/PCL+CS/SF). The characterizations, mechanical tests, and biological tests were performed along with the fabrication processes from biomaterials extraction, biomaterials filaments extrusion, 3D printing specimens, 3D printing scaffold, and complete bilayer biomaterials cell scaffold, respectively. The results presented good morphology, non-cytotoxicity, and printing abilities of the extruded filaments. The bilayer biomaterials cell scaffold provided good environments for cell proliferation. The bioactive materials played the role in increasing cell proliferation. The presence of HA in the PLA/PCL structure increased bone cell proliferation while CS/SF increased cartilage-like cell proliferation. The mechanical properties obtained from specimen’s mechanical tests were used to predict the mechanical ability of the scaffold 3D design via a finite element analysis program. The 6 mm diameter of the cylindrical scaffold 3D design can carry a compression load up to 968 N or 96.8 kg. The whole tests confirmed the abilities of the bilayer biomaterials scaffold and its fabrication process to be used for articular cartilage and bone regeneration in full-thickness articular cartilage defect treatment.en_US
dc.language.isoenen_US
dc.publisherเชียงใหม่ : บัณฑิตวิทยาลัย มหาวิทยาลัยเชียงใหม่en_US
dc.titleBilayer Biomaterials Cell Scaffold for Articular Cartilage Regenerationen_US
dc.title.alternativeโครงเลี้ยงเซลล์จากวัสดุชีวภาพแบบสองชั้นเพื่อการฟื้นฟูกระดูกผิวข้อen_US
dc.typeThesis
thesis.degreedoctoralen_US
thesis.description.thaiAbstractการบาดเจ็บของกระดูกอ่อนผิวข้อในนักกีฬาวัยหนุ่มสาวจะสร้างปัญหาระยะยาวให้แก่นักกีฬา โดยเฉพาะการบาดเจ็บที่สร้างความเสียหายให้แก่กระดูกอ่อนผิวข้อลงไปถึงชั้นกระดูก การบาดเจ็บ ชนิดนี้ถือเป็นความผิดปกติที่จำเป็นจะต้องได้รับการรักษาอย่างเร่งด่วน ซึ่งในกลุ่มนักกีฬาอาชีพนััน แนะนำให้ใช้การรักษาด้วยวิธีโมเสอิกพลาสตี หรือการปลูกถ่ายชิ้นกระดูกอ่อนติดกระดูกของ ผู้บาดเจ็บเอง เนื่องจากการรักษาด้วยวิธีการดังกล่าวจะส่งผลให้ผู้บาดเจ็บสามารถกลับมาใช้ชีวิต ตามปกติได้เร็วกว่าวิธีอื่น แม้ว่าการรักษาด้วยวิธีการนี้จะให้ผลลัพธ์ที่ดีแต่ยังมีข้อจำกัดบางประการ เช่น ค่าใช้จ่ายในการรักษาที่สูง ตำแหน่งที่สร้างความบาดเจ็บที่เพิ่มขึ้นและภาวะแทรกซ้อนภาย หลังจากการผ่าตัด เนื่องจากต้องทำการเก็บชิ้นกระดูกที่มีคุณสมบัติเหมาะสมจากตำแหน่งอื่นของ ผู้บาดเจ็บเองเพื่อใช้ในการรักษา ทำให้มีจุดที่ได้รับบาดเจ็บเพิ่มขึ้น ดังนั้นงานวิจัยนี้จึงมีความประสงค์ ที่จะนำเสนอการรักษาด้วยวิธีโมเสอิกพลาสตีร่วมกับวิศวกรรมเนื้อเยื่อเพื่อจะลดจำนวนจุดที่จะได้รับ บาดเจ็บรวมถึงลดภาวะแทรกซ้อนด้วยวิธีการทางวิศวกรรมชีวการแพทย์ การผลิตโครงเลี้ยงเซลล์จาก วัสดุชีวภาพแบบสองชั้นโดยการใช้วัสดุเหลือใช้จากอุตสาหกรรมท้องถิ่น ร่วมกับกระบวนการผลิตที่มี มูลค่าต่ำจึงน่าจะเป็นตัวเลือกที่ดีในการสร้างโอกาสให้ผู้ที่ได้รับบาดเจ็บในลักษณะเดียวกันนี้เข้าถึง การรักษาได้ง่ายขึ้น การผลิตโครงเลี้ยงเซลล์ของงานวิศวกรรมเนื้อเยื่อของดุษฏีนิพนธ์นี้ เลือกใช้การ พิมพ์สามมิติด้วยกระบวนการเติมเนื้อวัสดุ เนื่องจากมีราคาที่ย่อมเยาและกระบวนการที่ง่ายต่อการ ควบคุม เส้นวัสดุที่ใช้ในการพิมพ์จำเป็นจะต้องเป็นเส้นวัสดุชีวภาพที่มีคุณสมบัติเหมาะสมต่อการ ฟื้นฟูกระดูกอ่อนผิวข้อและเข้ากันได้ดีกับกระดูก โครงสร้างหลักของเส้นวัสดุ คือพอลิเมอร์ชีวภาพ โพลิแลคติกแอซิด และโพลิคาโปรแลคโตน โดยมีวัสดุกระตุ้นคุณสมบัติทางชีวภาพได้แก่ ไฮดรอก ซีอะพาไทต์ โคโตซานและไฟโบรอินจากรังไหมรวมอยู่ในกระบวนการผลิต โดยการผลิตเส้นวัสดุทใช้ในการพิมพ์สามมิติสำหรับชัันกระดูกของโครงเลี้ยงเซลล์ประกอบด้วย โพลิแลคติกแอซิด โพลิคา โปรแลคโตนและไฮดรอกซีอะพาไทต์ ในส่วนของการพิมพ์สามมิติสำหรับชั้นกระดูกอ่อนของโครง เลี้ยงเซลล์นั้น เส้นวัสดุจะประกอบด้วยโพลิแลคติกแอซิด และโพลิคาโปรแลคโตน โดยภายหลังจาก การพิมพ์สามมิติ จะนำสารละลายไคโตซานและไฟโบรอินจากรังไหมรวมเข้ากับโครงเลี้ยงเซลล์ชั้น กระดูกอ่อนด้วยกระบวนการทำแห้งแบบเยือกแข็ง ตลอดกระบวนการผลิตจะทำการวิเคราะห์ คุณสมบัติ การทดสอบเชิงกล และการทดสอบเชิงชีวภาพ ตั้งแต่กระบวนการสกัดวัสดุชีวภาพ การ ผลิตเส้นวัสดุชีวภาพ การพิมพ์สามมิติของชิ้นงานตัวอย่าง การพิมพ์สามมิติของโครงเลี้ยงเซลล์ และ โครงเลี้ยงเซลล์สมบูรณ์จากวัสดุชีวภาพตามลำดับ ผลที่ได้จากการทดลองแสดงให้เห็นถึงข้อดีของ เส้นวัสดุ ทั้งรูปร่างภายนอก ความไม่เป็นพิษต่อเซลล์ และความสามารถในการพิมพ์ ในขณะที่โครง เลี้ยงเซลล์จากวัสดุชีวภาพแบบสองชั้นก็เอื้อให้เกิดการเพิ่มปริมาณของเซลล์ โดยวัสดุกระตุ้น คุณสมบัติทางชีวภาพก็ช่วยในการกระตุ้นการเพิ่มปริมาณของเซลล์ภายในโครงเลี้ยงเซลล์ โดยไฮดรอกซีอะพาไทต์กระตุ้นการขยายปริมาณของเซลล์กระดูก ในขณะที่ไคโตซานและไฟโบรอิน จากรังไหมกระตุ้นการขยายปริมาณของเซลล์กระดูกอ่อน คุณสมบัติเชิงกลที่ได้จาการทดสอบชิ้นงาน ตัวอย่าง จะนำมาใช้ทำนายคุณลักษณะเชิงกลของแบบสามมิติของโครงเลี้ยงเซลล์โดยใช้โปรแกรม การวิเคราะห์เชิงตัวเลข จากการวิเคราะห์ทำนายได้ว่าโครงเลี้ยงเซลล์ที่ออกแบบไว้เป็นทรงกระบอก มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 6 มิลลิเมตร สามารถที่จะรับแรงกดได้ถึง 968 นิวตันหรือ 96.8 กิโลกรัม โดยประมาณ ซึ่งการทดสอบทั้งหมดในงานวิจัยนี้ยืนยันถึงคุณสมบัติของโครงเลี้ยงเซลล์จากวัสดุ ชีวภาพแบบสองชั้นและกระบวนการผลิต ว่าสามารถที่จะนำมาใช้ในการพัฒนากระบวนการฟื้นฟู กระดูกอ่อนผิวข้อและฟื้นฟูกระดูกในการรักษาภาวะการบาดเจ็บของกระดูกอ่อนที่เสียหายถึงชั้น กระดูกได้en_US
Appears in Collections:ENG: Theses

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
572655901 กิตติยา ทุ่นศิริ.pdf10.57 MBAdobe PDFView/Open    Request a copy


Items in CMUIR are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.