生物打印开发含有产生胰岛素的β细胞的3D皮下植入物

来源： 生物设计与制造


本研究论文聚焦生物3D打印胰岛对I型糖尿病的治疗研究。I型糖尿病是由朗格汉斯胰岛β细胞缺失引起的胰岛素缺乏导致的。在严重的情况下，一般会将胰岛移植到门静脉中。然而，由于移植胰岛的丧失和胰岛功能的衰竭，这些患者的5年胰岛素独立率小于50%。在这项研究中，我们开发了一种长期促进胰岛素分泌的3D生物打印结构，植入皮下以防止胰岛丢失。采用β细胞（小鼠胰岛素瘤-6：MIN-6）包封海藻酸盐生物墨水和聚己内酯生物降解聚合物的多层生物打印结构。葡萄糖反应测定显示，该结构在4周的体外培养期间可以正常增殖和释放胰岛素。


生物打印的MIN-6细胞会聚集成为直径为100-200 μm的簇，类似于所打印结构的原始胰岛。本研究采用患有I型糖尿病的小鼠模型进行体内研究，植入生物打印结构的动物在术后8周显示出胰岛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结构对实验动物的胰岛素分泌有积极影响，因此植入组（75%）的存活率是对照组（25%）的三倍。结果表明，本文所提出的3D生物打印的皮下结构可能是比门静脉胰岛移植的更好替代方案。

图1 载β细胞的生物3D打印结构的制造流程


图2 海藻酸盐浓度优化


图3 各种浓度海藻酸盐微球的降解


图4 β细胞在生物3D打印结构中的存活


图5 β细胞在生物3D打印结构中的长期增殖


图6 生物3D打印结构中的长期胰岛素分泌


图7 受试鼠的血糖/胰岛素水平


图8 移植物的染色切片结果