美国患有1型糖尿病的人群超过1百万，每日的胰岛素注射实际上是一个生死攸关的问题。虽然无法治愈，但是康奈尔大学的而研究团队已经开发了一种可以变革这种疾病管理的装置。
对于1型糖尿病来说，产胰岛素的胰腺细胞簇（胰岛）被身体的免疫系统破坏了。由来自农业与生命科学学院生物与环境工程系助理教授Minglin Ma所领导的研究团队设计了一个巧妙的方法，可以将数百至数千个胰岛细胞移植进患者体内。它们被保护在一层薄薄的水凝胶内，更重要的是，这层报备粘附在一条聚合物线上，这使得当它们不能再被使用时可以简单地移除和替换。这篇文章发表在12月25日的《PNAS》上，题为“Designing a Retrievable and Scalable Cell Encapsulation Device forPotential Treatment of Type 1 Diabetes”，共同作者是博士生Duo An 和 Alan Chiu。
干细胞移植，能够产生胰岛素的胰岛细胞是胰岛素疗法的另外一种选择，但是这需要长期使用药物来抑制免疫系统。一个能够很好的避开免疫系统的方法是在胰岛细胞外包裹一层薄薄的水凝胶，直径在百微米级，这样可以实现对胰岛细胞的保护。然而，这些小“胶囊”很难被从身体内移除，因为它们彼此间并不连接在一起，并且数以千计。能够移除这些植入细胞的能力就非常关键了，因为所使用的干细胞来源的胰岛细胞具有形成肿瘤的潜力。“当它们失效或者死亡，它们需要从身体内取出，”Ma说，“你也不希望在身体内放了取不出来的东西。通过我们的方法，这就不是问题。”
以蜘蛛网上结水珠的灵感，Ma和他的团队首先尝试将含有胰岛细胞的“胶囊”通过一根线连接起来，但是，他们意识到让水凝胶均匀地在线外围会更好。
这个线型装置是一种离子化钙释放、纳米多孔聚合物线。该装置首先以两种无菌的尼龙缝合线缠绕成螺旋结构，然后折叠，以方便后续的纳米孔结构涂层。放置在这条线上的是一层薄薄的封装在海藻酸水凝胶内的胰岛细胞，它附着在螺旋状的纳米孔线上，类似于粘在蜘蛛丝上的露珠。海藻酸盐是一种海藻萃取物，通常用于封装细胞移植。
据Ma介绍，这种装置被称为TRAFFIC（螺纹增强海藻酸纤维用于胰岛包封），是由蜘蛛网启发的。水凝胶均匀地覆盖了线的表面，所以这种线更好。他说:“这样胶囊之间没有空隙。有了蜘蛛丝，水珠之间仍然有缝隙。在我们的案例中，空隙会造成疤痕组织和类似的疤痕。”而且由于线是扭曲和多孔的，所以水凝胶将不会像在单一光滑的材料片上那样容易脱落。
Ma说，TRAFFIC的大表面积促进了更好的大量转移，递送很好，因为所有的胰岛细胞都在表面附近。目前这款线的生命周期估计是6到24个月，尽管有必要进行更多的测试。
在小鼠中，通过植入一英寸长度的TRAFFIC两天之后，血糖转变为正常水平，直到实验结束之前的至少三个月内，也依然保持了正常。在多只狗中检测了可回收性，10英寸的样品可以通过腹腔镜成功的植入并移除。在犬中进行手术的来自兽医学院 James Flanders医生说，在不同的狗和被测试的装置之间，移除时装置与周围组织没有或仅有极小的粘附。在康奈尔科技许可中心的帮助下，TRAFFIC获得了专利保护。
Flanders表示:“当Minglin第一次告诉我这件事的时候，我觉得它太棒了。虽然有其他类似的装置，但这个似乎有很多的希望。它是最低反应性的，能够保护胰岛细胞，可以让它们感知葡萄糖，它们不会附着在任何东西上，而且很容易被移除。对我来说，这听起来像是双赢。”
我们期待这款特殊的线型装置能够在未来帮助更多的1型糖尿病患者。
参考资料：
[1] Removable implant may control type 1diabetes