積層製造3D陶瓷(磷酸鈣、氧化鋁、氧化鋯等)的各式3D燒結後陶瓷形體樣態展示。未來除了醫療領域外、在航空航太和半導體等產業中也有很大的潛力應用。
王志光教授團隊設計一種新穎骨與軟骨雙層支架，該支架下層使用3D列印的 β-磷酸三鈣(β-tricalcium phosphate, β-TCP)生物陶瓷支架，即通過數位光處理(digital light processing；DLP)技術和新型光敏與負溫感雙功能之專利生物陶瓷漿料製成，這3D生物陶瓷支架不僅能提供必要的軟骨下骨組織的機械支撐與再生，還能延緩其生物降解，為軟骨再生提供穩定的基質。雙層支架的上層是三維仿生混合水凝膠，主要由透明質酸甲基丙烯酸酯(hyaluronic acid methacryloyl；HAMA)與明膠甲基丙烯酸(gelatin methacryloyl；GelMA)共聚組成，並創新穎運用無機奈米氧化矽交聯劑(acrylate functionalized nano-silica；AFnSi)增強混合光固化水凝膠的機械性能並減緩生物體的降解速度，其體外具有細胞相容性和促進軟骨分化的優異結果。並且我們也已申請此混合光固化生物水膠系統在軟骨生成的專利佈局(中華民國專利號：798084)。研究結果顯示，當這3D生物陶瓷支架與富含人體脂肪幹細胞的光固化混合水凝膠組成的雙層骨軟骨支架，在兔子膝蓋骨軟骨缺損模型中展現了良好的骨軟骨缺損修復效果，能夠加速骨形成並促進與鄰近骨組織的融合。上述研究證實了3D列印技術在組織修復領域具有廣泛應用潛力，團隊有幸於2021~2024年獲得國科會育苗計劃的支持，並以此3D β-磷酸三鈣生物陶瓷支架為基礎衍生出新創公司「品醫生技」，專注於開發積層製造3D生物陶瓷骨移植替代物個人化的骨缺損適應症。
雙層骨軟骨支架示意圖，引導幹細胞軟骨細胞和成骨分化，為骨軟骨組織修復提供有前景的解決方案。(a) 由透明質酸甲基丙烯酰（HAMA）/明膠甲基丙烯酰（GelMA）（1/1）和0.5%（w/v）丙烯酸酯官能化奈米矽膠（AFnSi）交聯劑組成的人體脂肪幹細胞（hADSCs）載體光固化混合生物水凝膠，為軟骨再生提供了合適的環境。(b) 利用數位光學處理 (DLP) 技術與新型光敏與負溫感雙功能 (NTR) 生物陶瓷漿料，製作出凹頂圓盤結構的軟骨下支架，其中間層較為緻密，3D 列印的生物陶瓷支架具有良好的開放性孔道結構。
l 產學專利獲證
1. 王志光, 何美泠, 潘力誠, 傅尹志, 陳崇桓, 張瑞根, 積層製造3D列印物品的方法, WO(EP)-世界專利(歐盟) 核准通知獲證通3385057。2021/02/24
2. 王志光, 何美泠, 潘力誠, 傅尹志, 陳崇桓, 張瑞根, 積層製造3D列印物品的方法, WO(CN)-世界專利(中國) 獲證號4274912。2021/02/26
3. 王志光, 何美泠, 潘力誠, 傅尹志, 陳崇桓, 張瑞根, 積層製造3D列印物品的方法, WO(US)-世界專利(美國) 獲證號111,111,84。2021/09/07
4. 王志光, 李之昀, 李宜蓁, 劉哲維, 林哲緯, 用于光固化3D打印的浆料、其制备方法及其使用方法, PCT (CN), 獲證號5682329. 2023/01/06
5. 王志光, 李之昀, 李宜蓁, 劉哲維, 林哲緯, 用于光固化3D打印的浆料、其制备方法及其使用方法, PCT (JP), 獲證號7255915. 2023/04/03
6. 王志光, Swathi Nedunchezian, 羅振綸, 複合水凝膠組合物、其製備方法及其用途, 中華民國專利號：I798084。2023/04/01
7. 王志光, 李之昀, 王郁惠, 王潔瑩, 齊俐安, 蘇裕峯, 陳崇桓, 林松彥, 一種顱骨修復結構, 中華民國專利號：M648441。2023/11/21.
l 產官學合作計畫：
1. 載有脂肪幹細胞之3D列印新穎複合組織工程氣管移植物結合氣管腔內上皮細胞片於氣管再生研究(II-III), 國科會, 2024/08/01至2026/07/30 (總核定1,660,000; 1,540,000 NT)。(NSTC 113-2314-B-037 -024 -MY2) (主持人)
3. 載有脂肪幹細胞之3D列印新穎複合組織工程氣管移植物結合氣管腔內上皮細胞片於氣管再生研究(I), 國科會, 2023/08/01至2024/07/30 (總核定978,600 NT)。(NSTC 112-2314-B-037-078) (主持人)
4. 產業前瞻-應用型研究育苗專案計畫之「積層製造3D生物陶瓷顱骨鑽孔蓋骨移植替代物 (II)」, 科技部, 2022/01/01至2024/03/31 (總核定9,150,000 NT)。(NSTC 112-2622-B-037-001 -) (主持人)
5. 產業前瞻-應用型研究育苗專案計畫之「積層製造3D生物陶瓷顱骨鑽孔蓋骨移植替代物 (I)」, 科技部, 2021/11/01至2022/12/31 (總核定8,500,000 NT)。(MOST 110-2622-B-037-002 -) (主持人)
6. 新穎性生物墨水系統進行組織工程化血管移植物的3D生物列印研究, 科技部, 2021/08/01至2022/07/30 (總核定1,140,000 NT)。(MOST 110-2314-B-037-032) (主持人)
【3D生物陶瓷研究團隊】
團隊成員：王志光教授、李之昀、齊俐安、王潔瑩、林莉芳
團隊簡介：目前擁有三項佈局全球的負溫感陶瓷漿體的專利系統，致力發展「更快癒合、具支撐性3D生物陶瓷骨材」的積層製造技術，應用於個人化骨癒合的精準骨移植替代物，以促進人類健康福祉為首要任務。
研究聯繫Email：ckwang@kmu.edu.tw ;j020900@yahoo.com.tw
影片介紹：https://www.youtube.com/watch?v=izCe6z3lQvY
品醫生技股份有限公司研發團隊(林莉芳、王志光、王潔瑩、李之昀、齊俐安)。
蕭美琴副總統出席2024台灣國際醫療暨健康照護展，高雄醫學大學專館備受矚目，也特別參觀了高醫大衍生新創公司-品醫生技與衡心科技。