生物打印開發(fā)含有產(chǎn)生胰島素的β細胞的3D皮下植入物

來源： 生物設(shè)計與制造


本研究論文聚焦生物3D打印胰島對I型糖尿病的治療研究。I型糖尿病是由朗格漢斯胰島β細胞缺失引起的胰島素缺乏導(dǎo)致的。在嚴(yán)重的情況下，一般會將胰島移植到門靜脈中。然而，由于移植胰島的喪失和胰島功能的衰竭，這些患者的5年胰島素獨立率小于50%。在這項研究中，我們開發(fā)了一種長期促進胰島素分泌的3D生物打印結(jié)構(gòu)，植入皮下以防止胰島丟失。采用β細胞（小鼠胰島素瘤-6：MIN-6）包封海藻酸鹽生物墨水和聚己內(nèi)酯生物降解聚合物的多層生物打印結(jié)構(gòu)。葡萄糖反應(yīng)測定顯示，該結(jié)構(gòu)在4周的體外培養(yǎng)期間可以正常增殖和釋放胰島素。


生物打印的MIN-6細胞會聚集成為直徑為100-200 μm的簇，類似于所打印結(jié)構(gòu)的原始胰島。本研究采用患有I型糖尿病的小鼠模型進行體內(nèi)研究，植入生物打印結(jié)構(gòu)的動物在術(shù)后8周顯示出胰島素分泌水平提高三倍并可以控制血糖水平。由于植入的生物打印結(jié)構(gòu)對實驗動物的胰島素分泌有積極影響，因此植入組（75%）的存活率是對照組（25%）的三倍。結(jié)果表明，本文所提出的3D生物打印的皮下結(jié)構(gòu)可能是比門靜脈胰島移植的更好替代方案。

圖1 載β細胞的生物3D打印結(jié)構(gòu)的制造流程


圖2 海藻酸鹽濃度優(yōu)化


圖3 各種濃度海藻酸鹽微球的降解


圖4 β細胞在生物3D打印結(jié)構(gòu)中的存活


圖5 β細胞在生物3D打印結(jié)構(gòu)中的長期增殖


圖6 生物3D打印結(jié)構(gòu)中的長期胰島素分泌


圖7 受試鼠的血糖/胰島素水平


圖8 移植物的染色切片結(jié)果