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生物人工胰腺或为Ⅰ型糖尿病患者带来福音

资讯 来源:中国科技网 2021年09月08日 1101次浏览 扫描二维码

美国哈佛大学医学院附属布里根妇女医院的生物工程师们开发出一种名为ceMED(对流增强型宏封装)的装置,可让细胞持续“沐浴”在所需的营养中,提高细胞的负荷能力,同时提高细胞存活率、葡萄糖敏感度和及时的胰岛素分泌。在临床前模型中,ceMED在植入后两天内对血糖水平迅速反应,为Ⅰ型糖尿病患者提供了更快、更有效的治疗手段。相关论文发表在6日的《美国国家科学院院刊》上。

全世界有4000多万人患有Ⅰ型糖尿病,这是一种自身免疫性疾病,患者胰腺中产生胰岛素的β细胞会被免疫系统破坏。

该研究论文通讯作者杰夫·卡普博士说:“β细胞可通过分泌胰岛素对葡萄糖作出反应,但挑战是如何以一种微创方式将这些细胞移植到人体内,并让其有较长寿命,发挥最全面的功能。”新装置显示,移植后细胞活性增强,反应更快。

目前的药物依靠扩散,即营养物质散布在装置的外膜上,只有少数细胞可接受营养和氧气,进而分泌胰岛素。而ceMED的设计是通过源源不断的液体向被包裹的细胞提供对流营养,允许多层细胞生长和存活。

ceMED的原型有两个室:一个从周围环境中收集养分的平衡室和一个容纳受保护细胞的细胞室。平衡室被包裹在聚四氟乙烯(一种带孔的半透膜,允许液体流入)中。细胞室周围有一层额外的内膜,选择性地允许营养物质的运输,并保护机体免受免疫反应的侵袭。灌流的液体流经多孔中空纤维,以与植入物周围组织相似的营养浓度到达细胞室。中空纤维允许胰岛素和葡萄糖自由通过,但不允许其中可能攻击封装细胞的关键免疫分子进入。

与传统的胰岛素泵相比,该装置允许细胞按需分泌胰岛素,并在血糖水平下降时迅速停止分泌。在Ⅰ型糖尿病啮齿动物模型中,ceMED促进细胞存活和胰岛素分泌,在移植后两天内就开始降低血糖水平。

研究人员还表示,ceMED有可能成为一个自主系统,不需要不断地补充和更换胰岛素盒。此外,该装置新颖的对流增强方法对脆性糖尿病患者尤其有用。

总的来说,ceMED具有多重优势,如提高细胞存活率、减少随时间推移会损害功能的纤维包封,以及更快的胰岛素分泌开启和关闭速率。这种方法有可能提高β细胞替代疗法的成功率,以帮助Ⅰ型糖尿病患者应对疾病。


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