不是科幻片！3D打印微型眼部植入物有望治療糖尿病
時間：2023-11-03 14:32 來源：南極熊 作者：admin 閱讀：次
△植入物帶有產生胰島素的細胞
研究背景
糖尿病是一種快速增長的全球疾病，已被稱為世界上增長最快的公共疾病。來自不同機構的數(shù)據(jù)證實了這場健康危機的規(guī)模。瑞典糖尿病協(xié)會報告稱，受影響人數(shù)達到驚人的 4.25 億。與此同時，世界衛(wèi)生組織(WHO)表示，全球約有4.22億人患有糖尿病。這些人大多數(shù)生活在低收入和中等收入國家。國際糖尿病聯(lián)合會( IDF) 進一步估計，2019 年糖尿病導致全球約 420 萬人死亡。過去幾十年來，糖尿病的患病率一直在穩(wěn)步上升。在這種背景下，新技術的出現(xiàn)為全球很大一部分人口提供了一個有前途的解決方案。
研究人員制造了一個由活細胞制成的微型3D打印結構，小到可以放入眼睛的前部，從而醫(yī)生可以密切關注它如何幫助治療糖尿病。這項新發(fā)明可能是未來幫助糖尿病患者邁出的一大步。他們的研究已經發(fā)表在了《Advanced Materials》期刊上，題目為《3D-Printed Biohybrid Microstructures EnableTransplantation and Vascularization of Microtissues in theAnterior Chamber of the Eye》(《3D 打印的生物混合微結構可實現(xiàn)眼前房微組織的移植和血管化》）
有關糖尿病治療的前沿研究
基于這一承諾，研究人員推出的最新設備針對糖尿病管理的關鍵組成部分。該設備的重點是胰島，即胰腺中產生胰島素的部分。KTH 微納米系統(tǒng)系教授 Wouter van der Wijngaart 解釋了該設備的獨特設計：“我們設計了該醫(yī)療設備，使其能夠將活體迷你器官固定，可以避免額外固定的需要。”
△胰島生物混合微結構的定位、移植和應用的示意圖
這種設計意味著無需額外的步驟即可將其固定到位。KTH 生物納米技術系高級講師 Anna Herland 進一步強調：“我們將整個設備設計為楔子，因此我們可以機械地將結構固定在眼前房虹膜和角膜之間的角度上。當我們在小鼠身上測試該技術時，觀察到該裝置在活體中保持其位置幾個月，并且微型器官迅速與宿主動物的血管融合并正常發(fā)揮作用。”
利用 3D 打印
這項研究的核心是微型設備的 3D 打印部分。這項名為“3D打印生物混合微結構使眼前房微組織移植和血管化成為可能”的研究強調了將生物成分與精確制作的結構相結合的力量。Nanoscribe（現(xiàn)隸屬于BICO旗下）專門針對生命科學應用開發(fā)了高精度IP-Visio 光樹脂，研究人員正是用它來打印這些生物混合微結構。
●IP-Visio 是一種專為 3D 打印而設計的特殊材料，精確度很高，這對于許多科學實驗至關重要。
●另外，它對細胞是安全的（無細胞毒性）并且不會發(fā)出太多的光，因此非常適合在顯微鏡下觀察細胞。
●此外，它的設計能夠與活體組織很好地配合，這對于該研究的目標至關重要。
研究人員使用 Nanoscribe 的商用雙光子聚合(TPP) 3D 打印機定制微結構，使其牢固地融入眼前 (ACE)，該位置位于虹膜和角膜之間，即使虹膜移動，這些結構也能確保穩(wěn)定性。通過這樣的設計，設備保持穩(wěn)定，在小鼠測試中，研究人員將微小的胰腺切片移植到小鼠眼睛的 ACE 中。
△Nanoscribe IP-Visio 光樹脂
這些微型器官與宿主動物的血管融為一體，可以正常發(fā)揮功能20周以上，不僅突出了該設備的實用性，而且還提供了對組織相互作用、制作組織中的血管發(fā)育和潛在疾病模型的更深入的理解。值得注意的是，研究人員標為表示這是 IP-Visio 的首次體內研究，并強調不可能與其他移植研究進行比較。
開創(chuàng)性研究
這項研究中使用的開創(chuàng)性方法是在卡羅林斯卡學院實驗內分泌學教授 Per-Olof Berggren 的專業(yè)知識下進行的。
Berggren在將朗格漢斯島移植到小鼠眼前房方面擁有豐富的經驗，他表示：“該裝置是獨一無二的，將成為我們繼續(xù)開發(fā)集成微系統(tǒng)以研究胰島功能和存活的基礎。” 他還強調了這種方法的轉化重要性，強調了正在進行的臨床試驗，將ACE中的朗格漢斯島移植到人體以治療糖尿病。
Berggren強調了研究進展的更廣泛重要性，并指出細胞移植治療已經開始應用于各種疾病領域，范圍已超出糖尿病范圍。改善細胞治療的主要障礙之一是沒有一種簡單的方法來檢查移植的情況。如果沒有侵入性手術，就很難保證移植手術能夠長期發(fā)揮作用。
Herland 表示：“我們的發(fā)明是邁向先進醫(yī)療微型設備的第一步，該設備既可以定位又可以監(jiān)測細胞移植的功能。我們設計的設備可以定位微型器官，例如類器官和朗格漢斯島，而不限制細胞的營養(yǎng)供應。工作還展示了在眼睛前房中首次使用機械固定裝置，相信我們的設計將使未來能夠集成和使用更先進的設備功能，例如集成電子或藥物釋放。”
這項研究利用3D打印技術，照亮了醫(yī)學科學的前進道路，特別是在制定應對糖尿病等挑戰(zhàn)的創(chuàng)新策略方面。隨著世界面臨糖尿病患病率不斷上升，這些生物混合解決方案可以為疾病治療鋪平道路。
原文鏈接：DOI: 10.1002/adma.202306686
(責任編輯：admin)
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