自20世纪60年代以来，研究人员一直对通过移植胰岛细胞治疗1型糖尿病的可能性感兴趣。胰岛细胞是在血糖浓度升高时负责产生胰岛素的胰腺细胞。

 

然而，事实证明，实现这种方法具有挑战性。其中一个障碍是，一旦这些胰岛被移植，如果没有得到足够的氧气供应，它们就会死亡。现在，麻省理工学院的研究人员与一家名为Beta-O2技术的公司合作，开发并测试了一种可植入设备，该设备通过一个每24小时补充一次氧气的腔室为胰岛细胞提供自己的氧气。天富平台登录

 

“让氧气进入这些细胞是一个困难的问题，”该研究的资深作者，麻省理工学院化学工程教授克拉克·科尔顿说。“这种方法的好处是:你可以让胰岛保持存活以发挥它们的功能，你不需要太多的组织，你降低了植入物引发免疫反应的能力。

 

这些植入物在大鼠身上的测试显示，近90%的胰岛在几个月内仍能存活，在此期间，大多数大鼠的血糖水平都保持在正常水平。

 

 

这项研究发表在4月25日的《科学报告》上，Beta-O2技术公司的Yoav Evron是该研究的主要作者。

 

保护胰岛

 

当患者自身的免疫系统破坏胰岛细胞时，患者就不能产生胰岛素，而胰岛素是人体从血液中吸收糖分所必需的。早期通过从尸体上移植胰岛来治疗病人的尝试失败了，因为胰岛在移植后不能存活。

 

移植胰岛失败的原因之一是它们受到了患者免疫系统的攻击。为了保护移植细胞，研究人员已经开始开发将胰岛包裹在聚合物等材料中的植入物。然而，科尔顿说，剩下的挑战是确保这些小岛获得足够的氧气。

 

在健康的胰腺中，所有的胰岛细胞都能与毛细血管接触，从而在氧分压约为100毫米汞柱(mm Hg)的情况下接受富含氧气的血液。(分压是对混合气体中个别气体的浓度的测量)。当医生第一次尝试将胰岛移植到糖尿病患者体内时，许多胰岛细胞与毛细血管没有直接接触，因此供氧量太低天富平台登录

 

 

科尔顿实验室之前的研究发现，胰岛的外表面至少需要暴露在50毫米汞柱的氧气中，才能保持活力并正常产生胰岛素。通过一系列的实验，麻省理工学院的研究团队与Beta-O2Technologies的研究人员合作，确定了胰岛在组装成足以植入人类患者体内的紧凑结构时，需要维持并长时间发挥作用的设备的操作条件。

 

在《科学报告》论文中测试的设备中，胰岛被封装在藻酸盐平板中，藻酸盐是一种海藻产生的多糖，大约600微米厚。平板一侧的膜阻止免疫细胞和大蛋白进入，但允许胰岛素、营养物质和氧气通过。在这个厚板下面是大约5毫米厚的毒气室，它除了携带氧气外，还携带氮气和二氧化碳等大气气体。氧气从腔室流出，穿过半透膜，进入嵌入在藻酸盐板中的小岛。

 

随着氧气通过平板扩散，它逐渐被消耗，所以氧气分压持续下降。为了确保分压在24小时内保持在至少50毫米汞柱，研究人员发现，他们需要在毒气室中开始使用500毫米汞柱的氧气分压。

 

24小时后，氧气供应通过一个端口得到补充。这个端口是一个植入皮肤下的装置，连接到导管，导管通向同样被植入皮肤下的囊状胰岛。

 

长期生存

 

在没有免疫抑制的糖尿病小鼠身上进行的试验中，研究人员发现，近90%的胰岛在整个移植期间(11周到8个月)都存活了下来。他们还发现，这些动物的血糖水平在植入设备时保持正常，在移除设备后又恢复到糖尿病水平。

 

这种方法的另一个好处是，由于大多数胰岛细胞存活下来，它们不太可能引发免疫反应。当细胞死亡时，它们就会被分解，由此产生的蛋白质和DNA片段更有可能引起免疫系统的注意。

 

 

科尔顿说:“通过保持细胞存活，你就能最大限度地减少免疫反应。”