智能蛋纸箱到运输细胞治疗糖尿病
我们开发了“智能鸡蛋纸盒”包装,用于运送活人胰腺细胞以移植到糖尿病患者。蛋纸盒提供氧气并允许物理分离,以防止在运输过程中损伤胰岛细胞的细胞。
除了整个胰腺移植(具有高死亡率),目前唯一的糖尿病治愈方法是伊斯兰特细胞移植。它是患有复杂1型糖尿病患者的程序。
虽然数百名患者已成功获得捐赠者胰岛细胞,如果更多,细胞存活率和有效移植的速度将大大提高细胞幸存下来的初始去除和运输阶段。我们的技术解决了这个问题。
胰岛移植可以治愈糖尿病
在患有1型糖尿病的患者中,胰腺不能产生胰岛素,负责葡萄糖代谢的激素。结果,这些患者需要不断监测血糖水平,并在整个日期用胰岛素注射调整这些血糖水平。
血糖水平的不稳定性有长期对患者健康的重大影响,主要是由于非常小的血管变化导致疾病眼睛,肾,神经和心血管系统。
通常,胰岛素由β-细胞产生(发音为“β细胞”)。β-细胞存在于封装组细胞中的胰腺中,称为“朗格汉斯胰岛”,或短的胰岛。随着β细胞,胰岛内的其他细胞也产生独特和特异性的激素。这些细胞共同起来调节血糖水平。
将健康胰岛移植到糖尿病患者的想法成为20世纪80年代后期的现实,何时Camilo Ricordi博士设计了一种可行的方法,用于隔离这些细胞所需的量。现在有改善抗排斥药物治疗,胰岛移植用于治疗1型糖尿病:全球数百名患者接受了移植手术。
胰岛移植需要单个孔孔手术,精确地定位患者腹部内的胰岛,通常随后快速恢复。
高需求但可用性低
与任何移植一样,少量器官供体和患有糖尿病的人口增加,胰岛移植是浑浊的(全世界超过425万人)。
但是有另一个限制因素 - 一旦与胰腺分开,胰岛极度脆弱和在移植之前,高达35%的人会灭亡。
预期提高胰岛预移植的存活率预计会显着改善患者的可用性和临床结果。
帕特里克(托比)凯斯, 导演皇家阿德莱德医院肾脏和胰岛移植说:“如果我们可以保持更多的胰岛预移植,患者将在大多数情况下只需要一个移植,当时我们需要多个器官供体和移植治疗一个糖尿病患者。”
由于捐助者的数量(已同意有机捐赠的死者)以及捐助者对患者的免疫匹配,移植数量与年份相同。
治疗更多患者:物流挑战
当从供体中收集胰腺时,需要具体方法来提取位于胰腺内的胰岛。这种隔离只能在配备精密设备的无菌设施(保护污染)中进行。
在澳大利亚,就像在其他国家一样,孤立在墨尔本和悉尼中央集,然后将岛屿运送到不同的移植中心。但由于胰岛素由具有非常高的新陈代谢率的细胞组成,因此它们需要大量的营养和氧气。没有这些,细胞不会产生胰岛素和在调节中使用的其他激素血糖水平。
一旦与主体人员中的血管断开,胰岛迅速开始饿死和窒息,其中细胞存活的较低机会。
改善岛屿运输
世界各地的许多实验室正试图延长岛的保质期。我们开发了两种全新技术,以解决运输提供氧气期间胰岛死亡的原因,保护物理损坏。
第一个发展是一个释放氧气的廉价涂层一旦与胰岛接触。我们已经示出了涂层可以为动物β细胞提供足够的氧气,以在低氧环境中存活(如在运输过程中遇到)。我们希望很快能为人类细胞养护和运输方式翻译这种技术。
但这并不是唯一的挑战:运输过程中岛的运动也可能导致损坏。目前,胰岛在袋中运输,其中胰岛在由所需细胞营养成分组成的溶液中自由浮动。随着袋子移动,胰岛摇动并互相弹跳。这些互动可以摧毁岛。
后尝试不同的生物材料和测试几种包装形状我们开发了鸡蛋纸盒包装。这将球形胰岛彼此隔离,并在运输过程中保持其活力。
铅图像示出了使用荧光和扫描电子显微镜获得的两个图像的覆盖层。坐在“鸡蛋纸盒”的井内是亮绿色染色的胰岛细胞。
希望未来
我们使用了这项技术成功运输墨尔本和阿德莱德之间的动物和人胰岛细胞通过平面,平均距门平均到门口。我们的蛋盒包装改善了胰岛存活。
将这种技术转化为诊所,希望在运输过程中提高胰岛生存,并进入胰岛移植到更大的人口。现在,这种技术需要缩放以适应治疗患者所需的50,000个胰岛。
但仍然存在更大的挑战:在移植后改善胰岛的长期存活。新的生物材料和先进的工程解决方案也可以帮助我们解决这个问题,包括在移植后增强从血管到胰岛的营养素和氧气进入的支架的开发。
用我们的合作者伯尼奥彻的话语悉尼大学:“由生物相容性材料制成的先进医疗器械,可以在植入后保护胰岛保护含量可以进一步改善移植程序并允许更多耐心从这种治疗中受益。“
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