原创具有自身氧供应的植入式胰岛细胞

背景

胰岛细胞是在血糖浓度升高时负责生产胰岛素的细胞。Ⅰ型糖尿病是在患者自身免疫系统破坏胰岛细胞时发生的,因此患者不能再产生胰岛素。

早期从尸体移植胰岛的尝试是不成功的,因为胰岛移植后没有存活。

移植胰岛失败的原因之一是它们被患者的免疫系统所攻击。

自20世纪60年代以来,研究人员一直致力于通过胰岛细胞移植胰岛细胞来治疗Ⅰ型糖尿病。

然而,这种方法已经被证明是具有挑战性的。一个障碍是一旦胰岛移植后,如果它们没有足够的氧气供应,它们就会死亡。

现在,麻省理工学院的研究人员与一家名为BEAT-O2技术的公司合作开发并测试了一种可植入的装置,它通过一个可以每24小时补充一次的腔室提供胰岛细胞的氧气供应。

胰岛

图为典型的小鼠胰岛,靠近血管;胰岛素呈红色,细胞核呈蓝色。

保护胰岛

为了保护移植的细胞,研究人员已经开始开发种植体,其中一种种植体是胰岛被封装在一种聚合物材料中。然而,剩下的挑战是确保胰岛接收足够的氧气,ClarkColton说。

研究进展

“获得胰岛细胞的氧气是一个困难的问题,”麻省理工学院化学工程教授ClarkColton和该研究的资深作者说。这种方法的好处是:你可以让胰岛存活来发挥它们的功能,你不需要那么多的组织,你可以减少植入物引发免疫反应的能力。

这些植入物在大鼠的测试表明,近90%的胰岛存活数月,大多数大鼠维持正常血糖水平在整个时间。

通过一系列的实验,麻省理工学院的团队与BEAT—O2技术的研究人员合作,确定了胰岛长期存活和功能所需的设备的操作条件,同时以紧凑的形式组装成小规模的植入人体患者。

植入体

在科学报告上测试的装置显示,胰岛被封装在海藻酸钠板中,海藻酸钠是由藻类产生的多糖,大约微米厚。板面一侧的膜不存在免疫细胞和大蛋白,但允许胰岛素、营养素和氧气通过。在板坯下面是气体室,大约5毫米厚,携带氧气和氮气和二氧化碳等大气气体。氧从腔室流动,穿过半透膜,并进入嵌入在藻酸盐板中的胰岛。

随着氧气扩散通过板坯,它逐渐消耗,因此氧分压持续下降。为了确保分压保持至少50毫米汞柱24小时,研究人员发现,他们需要在气室设定氧分压为毫米汞柱。

在24小时后,通过在皮肤下植入的PoT-A装置补充氧供应,并连接到导管,从而导致封装的胰岛也被植入皮肤下。

参考文献:科学报道

由麻省理工学院提供

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