【大纪元10月24日报导】(中央社记者韦枢台北二十四日电)每年更换人工关节的病人何其多，疼痛外加适应期，处处降低病人生活品质，在苗栗头份长大的李万柱在美国默默研究再生组织医学工程，早已利用干细胞和奈米技术研发出“人工软骨”组织，造福这类病人；不忘本的他，正打算将技术带回台湾照顾乡亲。
结合干细胞和奈米技术是什么“碗糕”？似乎很难懂。时光倒回1997年的美国费城Drexel大学生医工程研究所课堂间师生的对话，老师告诉李万柱，1938年科学家发现胶状高分子溶液在高电压下可以产生奈米级的细丝 (ELECTRO SPINNING)，但是这项专利一直未受到生物医学界的关注。
“但是这项技术却被大量用于纺织工程和滤网制造，这个细丝似乎与人体的胶原蛋白纤维很像，不如你就想一想在人体的应用吧！不过没有任何预算、没有设备支援，一切请自理。”，这个头大的问题丢到还在念硕士班的李万柱身上，一时之间还真令李万柱不知该怎么办。
聪明的他去五金工具大卖场抱回一堆零件，自己组装了一部可以产生最大到5万伏电压的“电纺机器”，同时加入“聚乳酸与甘醇酸 (PLGA)”等高分子材料与有机溶剂，做出粗细不一的细丝，于是这项课堂间的偶然，就成了他硕、博士班到如今的永恒。
任职美国国家卫生研究院 (NIH)软骨生物与骨科部门研究员的李万柱告诉中央社记者，他的硕士学程都在研究如何控制细丝的粗细，直到1998年研发出300到500奈米大小的细丝，再组成支架做为细胞生长温床。这个突破性的成果在2000年夏威夷世界生物材料年会中报告，获得潮涌般的回响。2002年报告正式刊出以后，足足让科学界在各种科学期刊上被引用多达180次。
李万柱表示，进入Thomas Jefferson大学博士班时，他决定从医学工程领域转为细胞与组织工程背景，并继续在支架领域深入研究，开始研究细胞在支架上生长的不同习性，同时如何佐以适当生长因子的刺激，创造出细胞在体外生长的最佳条件。
李万柱指出，细胞其实都是活在胶原蛋白的自然支架上，因此要让细胞在体外生长，支架必需如同胶原蛋白纤维一样的纤细，他的研发已经可以做到这个阶段，他和NIH软骨生物与骨科部门主管段崇智在美国的实验室选择了“人体间叶干细胞”为实验对象。间叶干细胞获自骨髓，可以分化为软骨、骨头、神经、肌肉、脂肪等不同的组织细胞。
这些不同的组织细胞置放于支架上，予以各自的生长因子 (蛋白质)刺激，组织细胞就会逐渐成长。如同人 (细胞)住在适合的房子 (支架)里，房内有各种软硬体娱乐设备、空调 (生长因子)等，人会快乐的活下去，自然精气神均佳。而细胞要长得好也必需得利于绝佳的快乐生长环境，这就是他研发的重点所在。
他说，以PLGA所做的软骨支架降解速度很快，数个月内支架就会降解融入在组织细胞内，而组织细胞快乐生长时会自动分泌胶原蛋白纤维，逐步取代支架，但难的是，支架降解的速度要和胶原蛋白纤维分泌的速度一致，否则很难取得平衡，再生组织也不可能长得好。
他用软骨组织细胞进行实验，放在大一点的纤维支架上，或是培养皿中，软骨组织细胞反而变成纤维母细胞，无法顺利长大为软骨组织；但利用这种特殊的支架却能让软骨组织细胞成长为软骨原型。
2002年时李万柱把这个成果带回台湾与台大医院骨科医师江清泉合作动物实验，在迷你猪的脚上切开一个8MM 的小洞，用他所做的软骨组织替代体内的软骨组织，六个月后再切开观察，新的软骨组织早已成功融合成脚骨的一部分，丝毫没有排斥的问题。
李万柱指出，有了这项技术，许多软骨组织病变或磨损退化的病人就不需更换合金的人工关节，因为人工关节手术切口大，而且合金用久了也会逐渐松动，甚至引起发炎，再加上医师的技术，以及病人对人工关节材料的反应都是关键问题，风险不小。
这项新研发成果已经引起两家国际大型生医企业准备向国家卫生研究院购买专利，并从事后续人体实验，同时台大医院也定期派医生到这个实验室交流最新技术。从小生长在苗栗头份，中原大学医学工程系毕业的李万柱很希望台湾的厂商也能加入竞逐，或是与未来买下专利的企业结盟，成为亚洲的制造商，他可以不定时的回到台湾技术指导，将最好的产品回馈给台湾的乡亲。
李万柱强调，目前全世界没有一种通用的干细胞适合任何人培养出新的组织，因此这项研发成果目前仅限于客制化与实验室阶段。未来产品正式上市后，有需要更换软骨组织的病人在术前由医师从骨髓抽出干细胞来培养，培养成功后再进行手术，因此没有排斥的问题，亦减少许多术后的痛苦。
对于未来的规划，李万柱很有信心的说，人工软骨是进行最快的一项再生组织研发，在这个实验室中还有许多明日之星的研究成果，例如治疗外力伤害或基因缺陷所需的人工肌肉、神经、骨头、韧带的再生组织。预估在未来一到两年内会有令人非常期待的成就造福人类。