3D打印技術突破：生物工程胰島保持形狀和功能，存活率達90%
時間：2025-07-02 09:55 來源：南極熊 作者：admin 閱讀：次
2025年7月1日，來自維克森林大學和邁阿密大學的研究人員開發出一種利用海藻酸鹽和脫細胞胰腺組織制成的生物墨水，并通過3D打印制備出能夠產生胰島素的人工胰島組織。這項研究成果已在2025年歐洲器官移植大會（ESOT）上發表。
相關研究成果以題為“Scalable 3D Bioprinting of HumanIslets in a Pancreatic Decellularized Extracellular Matrix-Enriched Bioink forBeta-Cell Replacement Therapy”的論文發表在bioRxiv上，由維克森林大學醫學院的Quentin Perrier博士領導。
研究團隊構建了致密的胰島簇，這些簇能夠隨著時間的推移保持形狀和功能。與目前將細胞輸送到肝臟且失敗率較高的胰島移植技術不同，這種方法旨在用于皮下植入。手術要求極低，只需局部麻醉和小切口，這使得手術更容易耐受，療效也更穩定。值得注意的是，他們打印的構建體在三周內保持活力并對葡萄糖有反應，證明了利用3D打印技術生產功能性胰島，用于未來1型糖尿病的植入治療是可行的。
Perrier 博士告訴MedicalXpress：“我們的目標是重建胰腺的自然環境，以便移植的細胞能夠存活并更好地發揮功能。”
△使用濃度為 10,000 IEQ/mL 的 HI 生物墨水打印的模型。圖片來自維克森林大學。
邁向皮膚植入式糖尿病治療
為了確保胰島細胞在打印過程中能夠存活，研究人員通過調整機械設置來降低施加在細胞上的壓力。打印壓力為 30 kPa，速度為 20 mm/min，這有助于保護這些脆弱細胞簇的結構完整性。打印后測試表明，超過90%的細胞仍然保持活力，并且胰島持續對葡萄糖作出反應，釋放胰島素。產生的胰島素量超過了傳統的胰島制劑，表明功能保留水平較高。
打印的胰島具有內部孔隙設計，使營養物質和氧氣能夠在整個結構內高效流動。這一特性有助于維持細胞活力，并支持植入后長期功能所需的組織整合。改善的流動條件也促進了早期血管的形成，這對于植入細胞簇的存活至關重要。在為期21天的觀察期內，這些結構保持了形狀和功能。它們沒有聚集或坍塌，這些問題曾困擾著早期生產類似結構的努力。研究團隊認為，使用真正的人類胰島細胞而非動物來源的細胞，標志著在開發能夠更直接應用于臨床治療的療法方面邁出了一步。
正在進行的實驗包括在動物模型上測試打印的胰島，以了解它們植入后的表現。研究人員還在評估包括冷凍保存在內的儲存技術，以確定如何保存和運輸打印的組織。此外，他們正在努力使這一過程適應胰島素分泌細胞的替代來源，包括來自干細胞和豬捐贈者的細胞。
盡管該方法仍處于早期研發階段，但它為日常胰島素治療提供了一種可能的替代方案。需要進一步研究來評估打印的胰島在生物系統中的表現。論文的主要作者說道：“如果臨床試驗證實了有效性，它將改變全球數百萬人的治療方案和生活質量。”
改善糖尿病護理
3D 打印正在迅速成為重塑我們治療和監測糖尿病方式的有力工具，使護理更加個性化和持久。早在2022年，加拿大3D生物打印公司Aspect Biosystems就與JDRF合作，開發了一種旨在治療1型糖尿病的3D生物打印組織療法。目標是制造一種基于細胞的植入物，以恢復胰島素的產生，從而有可能消除每日注射的需要。
△RX1生物打印機的微流體打印頭。圖片來自Aspect Biosystems。
在JDRF提供的資金和數十年的研究專業知識的支持下，此次合作有望加速人體試驗的進展。雖然方法的具體細節仍未公開，但它的核心是通過工程組織修復胰腺功能，為1型糖尿病更持久、侵入性更低的治療提供了一條充滿希望的途徑。
在印度，BITS 海得拉巴分校的研究人員開發了一種低成本、非侵入式的設備，通過分析汗液中的葡萄糖和乳酸水平來監測糖尿病。研究團隊利用 3D 打印技術、二氧化碳激光技術和自行提取的石墨烯電極，研制出了一種便攜式傳感器，采用電化學發光原理，在汗液引發的化學反應下發光。
這種光的強度被用來測量乳酸濃度，機器學習提高了讀數的精度。這種設備設計為通過應用程序與智能手機連接，目前正在進行可穿戴式改造，預計在報告發布時，將在6至9個月內實現商業化推廣。
(責任編輯：admin)
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