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  1. NTU Theses and Dissertations Repository
  2. 工學院
  3. 醫學工程學研究所
請用此 Handle URI 來引用此文件: http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/97812
標題: 增進骨生長之壓電薄膜開發與應用
Development and Application of Piezoelectric Thin Films for Enhancing Bone Growth
作者: 宋瑾瑜
Chin-Yu Sung
指導教授: 王兆麟
Jaw-Lin Wang
關鍵字: 壓電奈米纖維,PVDF靜電紡絲,生物相容性支架,骨癒合促進,
Piezoelectric Nanofibers,Electrospinning PVDF,Biocompatible Scaffold,Enhanced Bone Healing,
出版年 : 2025
學位: 碩士
摘要: 骨折癒合作為一項複雜且多重階段的過程,臨床常面臨癒合遲緩與大範圍骨缺損等挑戰。本研究開發具壓電特性的聚偏二氟乙烯(PVDF)奈米纖維支架,透過靜電紡絲與極化處理,使其兼具仿細胞結構與壓電響應,探討其於靜態生理條件下促進骨再生的潛力。所得支架具中比例 β 相結晶,展現良好材料特性,包括拉伸強度約 25 MPa、接觸角約115°、與壓電係數 d₃₃ 約 60 pC/N,並呈多孔三維纖維網絡,有助於細胞貼附與營養交換。細胞實驗顯示,壓電支架能顯著提升前成骨細胞遷移能力(p = 0.002),並促進礦化表現;觀察動物實驗結果亦顯示,PVDF處理組於三點力學測試表現出優於對照組的修復趨勢。整體而言,本研究所建構之壓電支架在無外力刺激下即展現生物相容性與骨癒合潛力,具體顯示其於骨折修復與骨內固定裝置塗層開發之應用前景。
Bone fracture healing is a complex, multi-phase process that often faces clinical challenges such as delayed union and large segmental bone defects. In this study, a piezoelectric nanofibrous scaffold composed of polyvinylidene fluoride (PVDF) was developed via electrospinning and poling treatment to mimic extracellular matrix structure while providing intrinsic piezoelectric responsiveness. The resulting scaffold exhibited a moderate proportion of β-phase crystallinity and favorable material characteristics, including a tensile strength of approximately 25 MPa, water contact angle of 115°, and a piezoelectric coefficient (d₃₃) of around 60 pC/N. Its highly porous three-dimensional fibrous network supported cell adhesion and nutrient exchange.
In vitro experiments demonstrated that the piezoelectric scaffold significantly enhanced preosteoblast migration (p = 0.002) and promoted mineralization. Furthermore, animal studies revealed a favorable trend of improved bone healing in the PVDF-treated group, as evidenced by superior performance in three-point bending mechanical tests compared to the control group. Overall, the piezoelectric scaffold developed in this study exhibited excellent biocompatibility and bone-regenerative potential under static conditions, highlighting its promising application in bone fracture repair and as a coating material for internal fixation devices.
URI: http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/97812
DOI: 10.6342/NTU202501624
全文授權: 同意授權(限校園內公開)
電子全文公開日期: 2025-07-18
顯示於系所單位:醫學工程學研究所

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