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糖尿病是威脅人類健康的重要疾病之一，引起巨大的社會經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。其中一型糖尿病起因于機(jī)體自身免疫系統(tǒng)攻擊胰島素分泌細(xì)胞從而導(dǎo)致胰島素供應(yīng)不足，患者因而需要長期進(jìn)行胰島素注射治療。胰島移植治療可以穩(wěn)定控制血糖水平，去除胰島素注射依賴，減少糖尿病并發(fā)癥，是未來糖尿病治療的重要方向之一。2004年加拿大的“埃德蒙頓方案”通過將供體胰島注射入病人肝門靜脈，成功實(shí)現(xiàn)了胰島移植并使病人脫離胰島素注射治療，開辟了一型糖尿病胰島替代治療的先河。然而目前的胰島移植方案仍然面臨急性血液反應(yīng)、胰島存活率低以及胰島功能長期功能減弱等問題，國內(nèi)外研究因而迫切關(guān)注如何建立新的胰島移植技術(shù)和方案。

目前，工學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系羅瑩課題組創(chuàng)新性地開發(fā)出一類基于納米電紡絲材料、具有微陣列結(jié)構(gòu)的胰島支架材料，并報道了該支架材料在小動物糖尿病模型中支持胰島和間充質(zhì)干細(xì)胞移植治療糖尿病的功能。此研究成果目前在線發(fā)表在期刊Advanced Materials上。報道中的材料制備過程主要結(jié)合了電紡和微成型加工技術(shù)，獲得了既在微尺度具有微井陣列結(jié)構(gòu)、又在納米尺度具有纖維結(jié)構(gòu)和可控傳質(zhì)功能的多功能支架。利用該支架材料，胰島或間充質(zhì)干細(xì)胞形成的微組織可以被“編織”在支架材料上。當(dāng)裝載有胰島或間充質(zhì)細(xì)胞的支架移植到一型糖尿病小鼠模型中的附睪脂肪墊后，胰島或間充質(zhì)細(xì)胞獲得血管化，并通過胰島素分泌或促進(jìn)胰腺修復(fù)達(dá)到治療糖尿病的效果。

 

研究團(tuán)隊(duì)評論說：“具有微井結(jié)構(gòu)的支架材料可以在空間上有序組裝細(xì)胞，防止細(xì)胞壞死，優(yōu)化細(xì)胞微環(huán)境；同時聚氨酯納米電紡絲有較強(qiáng)的力學(xué)性質(zhì)，可操作性好，有望克服水凝膠等目前其它材料力學(xué)和加工性能弱的問題。”在此之前，羅瑩團(tuán)隊(duì)也報道了聚氨酯的納米電紡絲材料可以用于加工免疫隔離裝置并具有優(yōu)越的生物相容性。相關(guān)研究已發(fā)表在期刊Biomaterials。

細(xì)胞的空間定位和多層級組裝是人造器官中關(guān)鍵步驟之一。微陣列支架材料用于組裝胰島和微組織展示了通過細(xì)胞構(gòu)建“迷你”器官的概念，為研制新一代功能材支架材料及建立新的細(xì)胞移植技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。該項(xiàng)工作主要參與人員包括生物醫(yī)學(xué)工程系博士研究生王凱、侯文達(dá)，碩士研究生王茜等。