近年來，組織工程領域迅速發(fā)展，為胰島細胞移植提供了可靠的解決方案。借助細胞封裝技術植入的胰島與機體形成免疫隔離屏障，允許葡萄糖、氧氣、營養(yǎng)物質、代謝廢物和信號分子通過微囊雙向擴散，同時阻止免疫細胞、免疫活性物質等對移植胰島細胞的攻擊。

據(jù)麥姆斯咨詢報道，東南大學附屬中大醫(yī)院內分泌科主任李玲教授與國內外知名學者深度合作，醫(yī)工融通，于近期在Chemical Engineering Journal和NPG Asia Materials期刊發(fā)表兩項最新研究，通過微流控技術和醫(yī)學工程方法構建載胰島β細胞聚集體的微載體（PMC-β）及多孔胰島β細胞微膠囊（β-Mi），展示了胰島“類器官”移植后能逃避免疫攻擊，并持續(xù)釋放胰島素以重建葡萄糖穩(wěn)態(tài)。研究工作得到國家重點研發(fā)計劃干細胞研究與器官修復項目以及江蘇省重點研發(fā)計劃臨床前沿技術等項目支持，李玲教授的研究生李靜波、劉小鈺分別為兩篇文章的第一作者。

在具體的研究過程中，研究人員基于微流控和細胞3D培養(yǎng)技術設計的PMC-β和β-Mi能夠在體外模擬體內微環(huán)境，對胰島細胞進行3D培養(yǎng)，且均具有良好的生物相容性，其結構可允許小分子物質自由進出，在保證物質交換效率的同時可抵御免疫細胞的攻擊。另外，PMC-β和β-Mi可以延長移植胰島細胞在體存活時間，并持續(xù)釋放胰島素，將二者移植于糖尿病小鼠網(wǎng)膜，可快速重塑葡萄糖穩(wěn)態(tài)，有望為糖尿病患者胰島移植提供新策略。

圖1 基于微流控雙乳液滴模板系統(tǒng)制作可控的多孔微球，填充細胞外基質及胰島β細胞，形成3D胰島β細胞聚集體的微載體（PMC-β），并將其移植于糖尿病小鼠網(wǎng)膜處，評價其胰島素分泌功能及恢復葡萄糖穩(wěn)態(tài)的潛力。

圖2 微流控電噴霧系統(tǒng)制備核殼結構多孔胰島β細胞微膠囊（β-Mi），能隔離免疫細胞，進行氧氣和營養(yǎng)物質的交換，并響應葡萄糖變化釋放胰島素。將其移植于糖尿病小鼠網(wǎng)膜，評價β-Mi的生物相容性、胰島素分泌功能及對血糖水平的影響。

圖3 多孔胰島β細胞微膠囊（β-Mi）在糖尿病小鼠網(wǎng)膜移植后恢復了血糖控制。相比于對照組及單純胰島β細胞移植組，胰島β細胞微膠囊（β-Mi）移植組小鼠血糖降低至正常范圍，且體重逐漸升高至患病前水平，IPGTT結果顯示其維持葡萄糖穩(wěn)態(tài)的能力優(yōu)于其他兩組。

總體而言，該研究以“醫(yī)工交叉融合”的理念，集成臨床醫(yī)學、生物醫(yī)學工程和基礎醫(yī)學多學科優(yōu)勢，基于微流控系統(tǒng)和高壓靜電噴霧技術，實現(xiàn)胰島細胞的3D培養(yǎng)，獲得具有近生理結構與功能特點的胰島細胞微載體和微膠囊，為治療糖尿病提供新策略，引領前沿技術助推醫(yī)療模式變革浪潮，實現(xiàn)未來生命科學領域的關鍵理念性與技術性突破。