海藻胶囊可能导致一个Injection-Free糖尿病患者的生活

糖尿病是死亡的主要原因之一。1型糖尿病患者的胰岛素分泌细胞被免疫系统摧毁,需要每天注射胰岛素。胰岛移植是一种有效的治疗,可以显著减少每日剂量甚至消除外部的依赖胰岛素。胰岛素生产细胞注入受体肝脏。适应一段时间后,他们开始产生糖尿病患者所需的足够的激素。

然而,尽管移植过程本身近年来有了很大提高,这些细胞的收集、保存和运输仍然是非常具有挑战性的。研究发表在先进医疗材料从冲绳理工学院的科学家和科学研究生院(OIST)与华盛顿大学和武汉科技大学的一些问题提供了解决方案。

生产和胰腺分泌的胰岛素发生在——一个在消化系统内分泌腺。都聚集在胰腺胰岛细胞分泌胰岛素。尽管他们的至关重要的作用在有机体的健康这些小岛组成只有几个百分点的胰腺组织。胰岛移植不需要重大外科手术和往往是在局部麻醉下完成的。也便宜,可能比整个胰腺移植更安全。不幸的是,到目前为止,只有人类胰岛移植及其供应,但涓涓细流。

低温贮藏或深度冻结,胰岛的方法常用的保存和运输。但不是完全安全的。有人可能会认为储存在温度低于-190°C是最危险的阶段。然而,细胞很善于持久。它是冷冻过程(-15到-60°C)本身带来了最挑战。细胞被冷却,水和周围结冰。冰晶可以穿透细胞膜有锐利的边缘和妥协细胞生存能力。这也成为问题在解冻。

多学科艾米沈教授率领的研究小组的负责人微/生物/纳米流体力学在OIST单位,开发了一种新型低温贮藏方法,不仅有助于保护胰岛细胞免受冰伤害,也便于实时评估细胞的生存能力。此外,这个方法可能会减少移植排斥和,反过来,减少使用免疫抑制药物,可以对病人的健康有害。

新技术采用液滴微流控设备封装胰岛细胞在水凝胶由海藻酸,天然聚合物从海藻中提取。这些胶囊具有独特的微观结构:一种多孔网络和大量的不冻水。有三种类型的水凝胶:自由水,冻束缚水和不冻结合水。自由水是普通水:它在0°C,结冰产生冰晶。冻结合水也明朗化了,但是冰点低。不冻束缚水不形成冰由于强烈的水分子和水凝胶网络之间的联系。水凝胶胶囊与大量的不冻束缚水冰保护细胞免受损伤和减少冷冻保护剂,特殊的物质,减少或防止冻结损伤和可以在高浓度有毒。

集团提出的另一个创新,是使用荧光oxygen-sensitive染料水凝胶胶囊。多孔结构的胶囊并不妨碍细胞供氧。这个染料作为一个实时single-islet氧传感器。荧光显示细胞是否消耗氧气,因此,是活着的和健康的。时间,它是一个简单和廉价的方法,评估可行性,两个人小岛或人口。

胰岛封装减少了收件人的细胞移植排斥的风险。水凝胶胶囊允许小分子,如营养和胰岛分泌,容易通过细胞膜,但防止植入小岛和宿主细胞之间的直接联系。封装也可以防止攻击移植的自体免疫反应破坏病人的小岛放在第一位。

微型胶囊的方法可以帮助克服一些主要挑战胰岛移植,包括可用小岛的匮乏和缺乏简单和可靠的控制方法,特别是对于个人胰岛评估。它提供了希望从1型糖尿病患者回到“正常”的生活,自由的胰岛素注射。