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工学院罗莹课题组开发基于纳米电纺丝材料的胰岛支架材料 构造“迷你”胰腺

2016-11-22  3317

糖尿病是威胁人类健康的重要疾病之一,引起巨大的社会经济负担。其中一型糖尿病起因于机体自身免疫系统攻击胰岛素分泌细胞从而导致胰岛素供应不足,患者因而需要长期进行胰岛素注射治疗。胰岛移植治疗可以稳定控制血糖水平,去除胰岛素依赖,减少糖尿病并发症,是未来糖尿病治疗的重要方向之一。2004年加拿大的“埃德蒙顿方案”通过将供体胰岛注射入病人肝门静脉,成功实现了胰岛移植并使病人脱离胰岛素治疗,开辟了一型糖尿病胰岛替代治疗的先河。然而目前的胰岛移植方案仍然面临急性血液反应、胰岛存活率低以及胰岛功能长期功能减弱等问题,国内外研究因而迫切关注如何建立新的胰岛移植技术和方案。

目前,工学院生物医学工程系罗莹课题组创新性地开发出一类基于纳米电纺丝材料、具有微阵列结构的胰岛支架材料,并报道了该支架材料在小动物糖尿病模型中支持胰岛和间充质干细胞移植治疗糖尿病的功能。此研究成果目前在线发表在期刊Advanced Materials上(文章链接为http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201604600/abstract)。报道中的材料制备过程主要结合了电纺和微成型加工技术,获得了既在微尺度具有微井阵列结构、又在纳米尺度具有纤维结构和可控传质功能的多功能支架。利用该支架材料,胰岛或间充质干细胞形成的微组织可以被“编织”在支架材料上。当装载有胰岛或间充质细胞的支架移植到一型糖尿病小鼠模型中的附睾脂肪垫后,胰岛或间充质细胞获得血管化,并通过胰岛素分泌或促进胰腺修复达到治疗糖尿病的效果。


左列、中列:电纺丝支架材料及其微井结构;右上:血管化的细胞移植体;右下:经支架组装的胰岛在体内存活并发挥功能

研究团队评论说:“具有微井结构的支架材料可以在空间上有序组装细胞,防止细胞坏死,优化细胞微环境;同时聚氨酯纳米电纺丝有较强的力学性质,可操作性好,有望克服水凝胶等目前其它材料力学和加工性能弱的问题。” 在此之前,罗莹团队也报道了聚氨酯的纳米电纺丝材料可以用于加工免疫隔离装置并具有优越的生物相容性。相关研究已发表在期刊Biomaterials(链接为http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0142961216302824)。

细胞的空间定位和多层级组装是人造器官中关键步骤之一。微阵列支架材料用于组装胰岛和微组织展示了通过细胞构建“迷你”器官的概念,为研制新一代功能材支架材料及建立新的细胞移植技术奠定了基础。该工作主要参与人员包括生物医学工程系博士生王凯、侯文达、硕士生王茜等。