林元敏 博士, D.D.S., M.Sc.(Hons), Ph.D.
個人簡歷

現在職位: 國立陽明大學牙醫學系助理教授 (2010/08/01至今), 陽明大學校友總會副秘書長, 中華牙醫學會副秘書長
聯絡電話:(02) 2826-7301
傳真電話:(02) 2826-4053
電子郵件ymlin@ym.edu.tw
辦公室: 牙醫系館 326室
實驗室:牙醫系館
Room 304 材料合成實驗室
Room 218 細胞培養實驗室
Room 110 材料檢測實驗室
Room 112 數位製造實驗室

學歷
英國倫敦帝國學院 (Imperial College London) 化工博士 (PhD in Biomaterials and Tissue Engineering) at Department of Chemical Engineering
英國倫敦大學皇后瑪麗學院 (Queen Mary, University of London) 生物材料碩士 (MSc (hons) in Biomedical Materials) at IRC in biomedical materials ?
國立陽明大學 (National Yang-Ming University) 牙醫學士 (DDS, Doctor of Dental surgery)

經歷
陽明大學校友總會副秘書長
中華牙醫學會副秘書長
國際期刊論文審查委員 (Journal of Dental Science 和 Biomatter)
國家考試典試委員
陽明大學牙醫系碩博士班學位口試委員
虎尾科技大學機械系碩士班學位口試委員, 中正大學機械系碩士班學位口試委員
陽明大學牙醫系助理教授
亞致牙醫診所院長

科技部研究計畫

計畫名稱 

補助或委託機構 

起訖日期 

計畫內擔任工作

數位化牙科整合醫療輔助系統(重點主題:D4)-總計畫兼子計畫三:數位咬合器的開發與臨床應用(1/3)(104-2221-E-010-007-)

科技部

2015/08/01~ 2016/07/31

共同主持人

牙科贗復元件之高精度多材料三維列印專家系統開發(2/3)(104-2218-E-010-004-)

科技部

2015/05/01~ 2016/04/30

共同主持人

牙科贗復元件之高精度多材料三維列印專家系統開發(1/3)(103-2218-E-010-004-)

科技部

2014/05/01~ 2015/04/30

共同主持人

開發可以應用在拔牙傷口止血的水聚合生物膠(102-2314-B-010-011-)

科技部

2013/08/01~ 2014/12/31

主持人

開發可以應用在骨缺損再生之人工合成光交連水膠(101-2314-B-010-037-)

科技部

2012/08/01~ 2013/07/31

主持人

製造出適合牙周韌帶幹細胞生長之膠原纖維/醣胺多醣組織工程支架(NSC 100-2314-B-010-002-)

科技部

2011/2/1~2011/12/31

主持人

其他單位研究計畫

計畫名稱

補助或委託機構

起訖日期 

計畫內擔任工作

三維列印機之樹脂材料技術服務計畫

台達電子工業公司

2016/4/01~ 2017/3/31

主持人

開發可以給3D列印全口假牙使用的假牙基底材料

台北榮民總醫院

2016/01/01~ 2016/12/31

共同主持人

開發可以利用光照聚合的明膠-氫氧燐灰複合齒槽骨補骨材料

台北榮民總醫院

2015/01/01~ 2015/12/31

共同主持人

利用光聚合技術將牙齒幹細胞包埋在生物可分解水膠中

台北市立聯合醫院

2012/01/01~ 2012/12/31

共同主持人

利用生物列印技術製造帶有血管網路的組織工程支架

嚴慶齡醫學基金會

2011/08/01~ 2012/12/31

主持人

研究方向
1.3D列印光聚合樹脂(light-cured resins for 3D printing)

本項研究領域是基於科技部之積層製造整合型計畫所衍生出來的研究領域. 在這三年的計畫中, 我們預計研發出下列數種材料. 有了以下數種材料, 我們預計可以涵蓋絕大部分的臨床牙科應用.


第一年
  1. 快速反應(每層5秒,固化厚度至少20μm)且低收縮量(<1%)之三維列印用光可聚合氧化鋯(zirconia dioxide)漿料。
  2. 可以取代傳統牙科石膏模型的三維列印用材料。

第二年

  1. 可以裝置在牙科模型上的三維列印用透明壓克力材料。
  2. 顏色和透明度與牙齒相似的三維列印用臨時假牙複合材料。

第三年

  1. 三維列印用複合樹脂。
  2. 人工牙根模型時牙根周圍的三維列印成型用彈性牙齦材料。

另外, 我們與榮民總醫院口腔醫學部的研究合作案, 會開發出適合給全口無牙患者配戴之全口假牙材料。

2.細胞包覆用光聚合材料(light-cured materials for cell encapsulation)

傳統的牙周或是骨再生方法, 像是引導骨再生術再生術, 需要執行翻瓣手術, 將一些生物活性陶瓷植入到需再生的地方. 但是像是生物玻璃和氫氧磷灰石等生物活性陶瓷材料因為是粉狀的關係, 臨床上很難將之緊密的植入到骨缺損的地方. 植入之後這些材料也可能會被體液沖刷掉, 因此他們並非理想的細胞載體. 我們第二個在做的生物材料, 是以gelatin等天然材料為骨架的光聚合水交(light-cured hydrogel). 這個水膠在與光起始劑一起溶於水之後, 可以在被可見光或是紫外光照後後從溶液轉變為膠體. 如此一來就可以在臨床上輕易的將此含有細胞的支架注射到骨缺損處, 並用照光加以固定, 以達到組織再生的效果. 在組織工程與細胞治療的應用上, 利用水膠來包覆細胞較一般的直接注射細胞或是植入長有細胞的孔洞性支架有下列優勢: 被包覆在水膠中的細胞是以3D的方式生長, 然而長在支架上的細胞是以2D單層 (monolayer) 的方式生長. 因此, 被包覆時, 細胞的生長環境較近似於其再在體內生長的環境, 也因此是一個較佳的in vitro模型. 在臨床牙科的治療上, 光交連材料在已經被大量應用, 像是補牙用的樹脂或是假牙用的光聚合柱心黏著劑. 若要用於細胞包覆, 因為光交連反應中的光起始劑 (photoinitiator), 普遍具有較強的毒性, 所以過去較少利用在會跟細胞接觸的應用上. 近幾年來, 已經有發現幾種光起始劑具有較弱的毒性, 所以可以用來應用在細胞包覆中. 我們的水膠是由合成材料polyethylene glycol或是天然蛋白質材料gelatin來作為主成分, 然後藉由與acryloyl chloride或是methacrylic anhydride反應, 在分子兩端接上雙鍵, 分別合成分子量約2000的Ethylene glycol diacrylate(PEGDA2000)和Gelatin methacrylate (GelMa). 這兩種材料材料變得可以更進一步的聚合. 與絕大部分UV光聚合水膠不同的就是, 這個系統我們利用自製的藍光光源引發光起始劑的作用, 使水溶液變成膠體. 我們並利用光起始劑VA086來作為我們的光起始劑. 實驗發現, 此光聚合水膠系統並不會對細胞造成危害, 細胞可以包覆於其中並生長達到數星期. 利用這系統, 我們可以在兩分鐘內將水溶液硬化為膠體並包覆細胞. 另外, 我們又首度嘗試對細胞施予n-acetylcysteine和glutathione等抗氧化物來抑制自由基對細胞產生的傷害. 我們發現添加少量的N-acetylcysteine和glutathione到細胞培養液中, 可以大幅降低照光時水膠聚合時產生的細胞毒性. 在另外的計畫中,我們在水膠中加入經表面處理的氫氧磷灰石(surface-modified hydroxyapatite), 來改變水膠的機械性質, 並增加水膠的生物相容性.

3.牙科再生材料(Regenerative dental materials)

   本研究領域之主要目的是合成可以在體內分解 (biodegradable)的生物活性材料 (bioactive materials), 或者是對既有的生物材料進行表面修飾 (surface modification), 增加其生物相容性 (biocompatibility). 我們有合成牙周再生膜. 牙周再生膜是在做GTR, GBR很重要的材料. 它可以防止口腔上皮向下生長到牙周缺損和骨缺損處. 早期, 再生膜主要是利用鐵氟龍(PTFE)這種不可分解的材料來製作. 近期, 越來越多的生物可分解材料, 像是膠原蛋白(collagen),? 聚乳酸(polylactide)和聚乙醇酸(polyglycolide)等等材料, 都被拿來製作再生膜. 我們實驗室是利用polycaprolactone這個生物可分解材料, 並利用靜電紡織的技術, 來製造再生膜. 靜電紡織的技術可以製造直徑約數百奈米的奈米纖維, 因為其纖維尺寸類似細胞外基質的蛋白質尺寸, 所以可以促進組織再生時細胞的貼附和生長, 以及骨母細胞的基因表現. 除了polycaprolactone這個材料之外, 我們現在還研發polyurethane-polycaprolactone共聚合物. 這個材料是非常有彈性的, 以拉伸8倍於原本的長度, 這材料可以使臨床操作更為便利. 另外, 我們還有利用溶液凝膠法(sol-gel)來合成常見的牙科再生材料MTA (mineral trioxide aggregate).

4.組織工程 (tissue engineering)與再生牙醫學(regenerative regenerative dentistry)

利用組織工程的技術, 可以在實驗室中培養出可以臨床應用的人體組織, 像是軟骨 (cartilage), 齒槽骨 (alveolar bone), 牙周韌帶 (periodontal ligament), 肺臟上皮(pulmonary epithelium)等等. 在組織工程的領域中, 包括組織工程支架 (tissue engineering scaffold), 細胞培養環境的建立 (define of cell culture environment), 細胞和生物材料的互動 (cell-material interaction), 細胞外基質 (extracellular matrix)和細胞的大量生產技術 (scale up of cells)都是非常熱門的研究重點.  再生牙醫學, 就是利用各種的幹細胞, 像是胚胎幹細胞 (embryonic stem cells), 間葉幹細胞 (mesenchymal stem cells)或是induced pluripotent stem cells (iPSCs)等等, 在體外培養為所需的口腔組織, 再將之種植回體內, 以達成器官或是組織的再生.  以牙科的間葉幹細胞來說, 本實驗室具有分離與培養牙齒根尖幹細胞和牙髓幹細胞等等的能力. 利用這些間葉幹細胞, 我們可以將之分化為牙齒以及其周圍之組織已達到口腔組織, 例如骨頭的再生. 要使骨缺損的再生, 最合理的方式是直接將載有骨母細胞 (osteoblast) 的支架種植到骨缺損處. 但是因為骨母細胞不容易大量在體外培養, 並且得來不易, 所以我們常常利用骨髓間葉幹細胞(BMSC)來分化成 osteoblasts. 所謂的功能性的生物可分解材料就是在材料上接上可以使幹細胞分化的蛋白質, 這時候若是幹細胞可以培養在我們合成的材料上,? 在我們需要給予一般的培養液, 不需要另外添加生長因子等等, 就可以讓幹細胞在上面分化. 試想未來的世界, 器官或組織可以從某些實驗室訂購而來. 這時候那些實驗室只要病人的幹細胞培養到可以分化為特定組織的培養皿上, 就可以將複雜的分化實驗簡化很多. 過去一兩年間, 本實驗室研究于開發可以使幹細胞分化到骨細胞的功能性材料. 在此研究中, 我們收集骨肉瘤細胞MG63的條件培養液(conditioned medium), 並拿這些培養液來培養骨髓間葉幹細胞, 並觀察是否此條件培養液可以將骨髓間葉幹細胞方往骨頭方向分化. 我們發現, 跟一般骨分化用的骨誘導液(osteoinduction medium, OIM)相比, MG63的條件培養液可以令骨髓間葉幹細胞更快更強的表現出Runx2基因. 此Runx2轉譯因子的表現是骨分化的的一個很重要的指標. 確認MG63條件培養液有效之後, 我們把MG63條件培養液冷凍乾燥, 將所得的粉末溶解形成高濃度的溶液, 再用透析膜透析來移除不要的鹽類和其他成分, 之後再冷凍乾燥一次得到高純度的條件培養液濃縮蛋白質粉末. 接下來, 我們利用低溫二氧化碳電漿反應器, 將polycaprolactone (PCL)這種組織工程常使用的生物可分解材料做表面處理, 使此材料薄膜的表面產生許多的-COOH官能基. 利用EDC的反應, 我們可以將條件培養液蛋白質接上PCL薄膜, 使PCL變成具有生物活性的功能性材料. 利用接觸角測量, 我們發現材料表面較為親水, 並且利用XPS測量發現蛋白質的確已經順利接上PCL薄膜表面. 利用BCA assay, 我們發現材料表面上接的蛋白質會緩慢的釋出. 在PCL薄膜上培養骨髓間葉幹細胞後, 我們發現上昇的Runx2和其他的基因的mRNA表現, 證實這個功能性材料可以使幹細胞往骨頭方向分化. 這個利用條件培養液來達成生物材料表面活性修飾的概念算是新穎, 所以可以應用在不同的細胞, 還有用在未來組織工程支架的研發上. 數位咬合器

在此計畫中, 我們利用CCD來追蹤下顎的運動, 我們希望此裝置可以取來臨床上常用的實體咬合器, 並減少耗時的咬合調整步驟. 此數位咬合器仍然在研發中。

現有之實驗室設備

生物材料合成與改質設備
1. 奈米纖維靜電成型機 (nanofiber electrospinning unit)
2. Low frequency (40KHz)電漿反應器 (plasma reactor)
3. 噴霧乾燥機 (spray dryer)
4. 4位數精度電子天平 (scale)
5. 迴轉式真空濃縮機 (rotary evaporator)
6. 接觸角測量儀 (contact angle meter)
7. 負80度C冷凍凝結槽 (cold trap)
8. 負40度C低溫循環水槽 (low temperature circulator)
9. 油迴轉真空幫浦 (vacuum pump)
10. 旋轉塗佈機 (spin coater)
11. 高扭力直流攪拌機(DC stirrer )
12. 紫外光鍵結箱 (UV crosslinker)
13. 12公升加熱型超音波洗淨機 (untrasonic cleaner)
14. 72公升強制送風循環烤箱 (oven)
15. 酸鹼度測定儀 (pH meter)
16. 真空烤箱 (vacuum oven)
17. 電子控溫加熱攪拌器 (magnetic stirrer)
18. 化學抽氣櫃 (chemical hood)
19. 1700度超高溫烤箱
20. 電動篩子
21. 各式鑽床與切割機

細胞培養設備
1. 生物操作櫃 (laminar flow hood)
2. 高溫滅菌二氧化碳培養箱 (decontamination CO2 incubator)
3. 離心機 (centrifuge)
4. 直立式顯微鏡 (upright microscope)
5. 冷凍離心機 (refrigerated centrifuge)
6. 微量分注器 (micropipette)
7. 4度C冷藏櫃 (fridge)
8. -20度C冰櫃 (freezer)
9. 無電子控溫加熱攪拌器 (magnetic stirrer)
10. 隔膜幫浦 (diaphragm pump)
11. 液態氮筒 (liquid nitrogen tank)

數位生產製造設備
1. 三維桌上型CNC切割機 (CNC machine)
2. 5軸牙科用CNC切割機
3. 自製3維列印機3台 (DLP)
4. Form1 3D printer (SLA)
5. FDM 3D printer
6. 點膠機
7. 口腔掃瞄機

材料檢測儀器
1. 黏度計(流變儀)
2. 傅立葉轉換紅外線光譜儀
3. 顯微拉曼光譜儀
4. 表面硬度計
5. 光譜儀
6. 比色機
7. 表面亮度計
8. 密度計
9. 磨耗測試機
10. 接觸角測試儀

撰寫中與發表中著作

論文名稱

送出時間或是預計送出時間

Osteogenic differentiation of mesenchymal stem cells via bioactive surface modification of polycaprolactone

Submitted

Titanium dioxide and tartrazine yellow lake affect the resolution of resins for visible light DLP 3D printers

預計於2016/7月底前送出審核

Electrospun nanofiber membrane of biodegradable polyurethane

預計於2016/7月底前送出審核

Synthesis and characterization of photopolymerizable polycaprolactone acrylate

預計於2016/12月底前送出審核

Light-cured gelatin methacrylate/silanized HA compoites: materials properties and cytocompatibility

預計於2016/7月底前送出審核

已發表著作

序號

論文資料

1

Chih-Hsin Lin, Kai-Fung Lin, Kwei Mar, Shyh-Yuan Lee, Yuan-Min Lin, Antioxidant N-acetylcysteine and glutathione increase the viability and proliferation of MG63 cells encapsulated in the gelatin-methacrylate/VA-086/blue light hydrogel system, Tissue Engineering, 2016, In Press (IF=3.892, R/C=30/161 in Biotechnology and applied microbiology)

2

Chih-Hsin Lin, Shyh-Yuan Lee, Yuan-Min Lin, Plasma treatment in conjunction with EGM-2 medium increases endothelial and osteogenic marker expressions of bone marrow mesenchymal stem cells, Journal of Materials Science, 2016. 51(19):p.9145-9154 (IF=2.302, R/C= 82/271 in Materials science, Multidisciplinary)

3

Lin Kai-Fung, Hsu Huang-Jan, Chang Shinn-Liang, Jiang Cho-Pei, Lin Yuan-min, Lee Shyh-Yuan, MG63 cells can survive and proliferate well when they are encapsulated in UV-cured gelatin-methacrylate hydrogel, IEEE IES ICIT2016 (EI研討會論文)

4

Yung-Hsin Yeh, Chi-Tai Kuo, Yun-Shien Lee, Yuan-Min Lin, Stanley Nattel, Feng-Chun Tsai, Wei-Jan Chen, Regional-specific gene expression profiles in the left atria of patients with valvular atrial fibrillation. Heart Rhythm, 2013 Mar;10(3):p.383-91. (IF=5.045, R/C=21/124, cardiac & cardiovascular)

5

Feng-Chun Tsai, Gwo-Jyh Chang, Yu-Juei Hsu, Yuan-Min Lin, Yun-Shien Lee, Wei-Jan Chen, Chi-Tai Kuo, Yung-Hsin Yeh, Proinflammatory gene expression in patients undergoing mitral valve surgery and Maze ablation for atrial fibrillation. Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery, 2016 Jun;151(6):1673-1682 (IF=4.168, R/C=25/123, cardiac & cardiovascular)

6

Lin, Y.M., A. Zhang, H.J. Rippon, A. Bismarck, and A.E. Bishop, Tissue engineering of lung: the effect of extracellular matrix on the differentiation of embryonic stem cells to pneumocytes. Tissue Eng Part A, 2010. 16(5): p. 1515-26. (IF 4.022, R/C=27/158, biotechnology and applied biology)

7

Yuan-Min Lin, Wojciech Chrzanowski, Jonathan Knowles, Alexander Bismarck, Anne Bishop, Functionalized Poly(D,L-lactide) for pulmonary epithelial cell culture. Advanced Engineering Materials, volume 12(4): B101- B112 (in the new Advanced biomaterials section) (IF 1.185, R/C= 112/232, materials science, multidisciplinary)

8

Yuan Min Lin, A. Zhang, A. Bismarck, A. E. Bishop, Effects of fibroblast growth factors on the differentiation of the pulmonary progenitors from murine embryonic stem cells. Exp Lung Res, 2010.36(5):p.307?20 (IF 1.618, Experimental Lung Research ranked 28/40 in respiratory system category)

撰寫中專利

序號

論文資料

1

生物可降解之三維列印材料

2

利用矽烷化反應進行表面處理之三圍列印材料