Команда исследователей Массачусетского технологического института придумала способ уменьшить это отторжение иммунной системы. В исследовании, опубликованном 18 мая в журнале Nature Materials, они обнаружили, что геометрия имплантируемых устройств оказывает значительное влияние на то, насколько хорошо организм их переносит.Хотя исследователи ожидали, что устройства меньшего размера могут лучше обходить иммунную систему, они обнаружили, что более крупные сферические устройства на самом деле лучше способны поддерживать свою функцию и избегать образования рубцовой ткани.«Мы были удивлены тем, насколько размер и форма имплантата могут повлиять на запуск иммунного ответа.
Из чего он сделан — все еще остается важной частью головоломки, но оказывается, если вы действительно хотите иметь наименьшее количество имплантата. «Рубцовая ткань, которую вам нужно выбрать правильного размера и формы», — говорит Дэниел Андерсон, доцент кафедры химической инженерии Массачусетского технологического института им. ) и старший автор статьи.Исследователи надеются использовать это понимание для дальнейшей разработки имплантируемого устройства, которое имитирует функцию поджелудочной железы, потенциально предлагая долгосрочное лечение пациентов с диабетом.
Это также может быть применимо к устройствам, используемым для лечения многих других заболеваний.«Я считаю, что достигнутое здесь понимание поможет ученым не только продвинуться вперед в создании лучших имплантатов для лечения диабета, но также поможет в разработке любого типа имплантата человека или животного для лечения или диагностики заболеваний», — говорит автор исследования Роберт Лангер. , профессор Института Дэвида Х. Коха в Массачусетском технологическом институте и член Института Коха, IMES и факультета химической инженерии.
Ведущими авторами статьи являются постдоки Института Коха Омид Вейсе и Джошуа Долофф, а также Минглин Ма, бывший постдок Института Коха, ныне доцент Корнельского университета.Имплантация клетокЭто исследование стало результатом усилий исследователей по созданию искусственной поджелудочной железы, которые начались несколько лет назад. Цель состоит в том, чтобы доставить островковые клетки поджелудочной железы, инкапсулированные в частицу, состоящую из альгината — полисахарида, который в природе содержится в водорослях, — или другого материала.
Эти имплантированные клетки могут заменить островковые клетки поджелудочной железы пациентов, которые нефункциональны при диабете I типа.Как и нормальные островковые клетки, эти клетки будут определять уровень сахара в крови и выделять необходимое количество инсулина для поглощения сахара, устраняя необходимость в инъекциях инсулина.
Однако, если имплантированные клетки окружает рубцовая ткань, они не могут выполнять свою работу.«Эти имплантируемые устройства предназначены для защиты клеток от иммунной системы, но позволяют им оставаться в живых и продолжать функционировать», — говорит Андерсон.
Исследователи протестировали сферы двух размеров — 0,5 и 1,5 миллиметра в диаметре. В тестах на диабетических мышах сферы имплантировали в брюшную полость, и исследователи отслеживали их способность точно реагировать на изменения уровня глюкозы. Устройства, изготовленные из меньших сфер, были полностью окружены рубцовой тканью и вышли из строя примерно через месяц, в то время как более крупные не были отвергнуты и продолжали функционировать более шести месяцев.
Более крупные сферы также избегали иммунного ответа в тестах на нечеловеческих приматах. Меньшие сферы, имплантированные под кожу, были охвачены рубцовой тканью всего через две недели, в то время как более крупные оставались прозрачными до четырех недель. «Мы наблюдали на порядок меньше иммунных клеток на всех поверхностях сфер большего диаметра», — говорит Долофф.«Когда мы впервые получили эти данные, это было нелогично», — говорит Андерсон. «Были причины думать, что когда у вас есть эти маленькие бусинки, они вызовут меньше реакции, но это было не так».Этот эффект был замечен не только с альгинатом, но и со сферами из нержавеющей стали, стекла, полистирола и поликапролактона, типа полиэстера.
«Мы поняли, что независимо от состава материала, этот эффект все еще сохраняется, и это сделало его намного более захватывающим, потому что он гораздо более универсален», — говорит Вейсе.Размер и форма
Исследователи полагают, что это открытие может быть применимо к любому другому типу имплантируемого устройства, включая средства доставки лекарств и датчики глюкозы и инсулина, которые также могут помочь улучшить лечение диабета. Оптимизация размера и формы частиц также может помочь ученым в разработке других типов имплантируемых клеток для лечения других заболеваний, помимо диабета.
«Для любого из этих устройств, которые люди хотят изготавливать, может быть важно тщательно продумать их размер и форму», — говорит Андерсон.