El desenvolupament dels dispositius bioacròpics representa una frontera prometedora en el tractament de la diabetis de tipus 1 diabetis. Per a milions de persones que viuen amb aquesta condició, la càrrega diària de monitorització de sang, les injeccions de la insulina, i el risc constant d' hipotgèmia o hipergcemia pot ser esgotador i perillosa. Mentre que la tradicional pàncrees o és transplantització poden proveir una cura funcional, aquestes opcions són severament limitades pels donants i les necessitats de la vida, i els dispositius neurocientífics que fan que es transformen aquest pont amb cèl· lules d' enginyeria que comporta la insulina amb tecnologies d' un sistema d' auto-gurològic que imita l' article natural. Aquest article explora els dispositius potencials, i les seves capacitats, que es transformen en aquest problema, i la tecnologia de la tecnologia que es transforma en el futur.

Què són dispositius biologics?

Un dispositiu biosaPOnomàtic és un sistema híbrid que integra el teixit biològic insulina normalment secrent cèl·lules a la insulina amb materials sintètics i sovint components electrònics a l' autònomament regulant sang. El principi de base és proveir un subministrament continu, controlat de reaccions de la insulina sense necessitat d' una intervenció d' usuari. A diferència de la completa intervenció artificial (clovia de la insulina amb monitors continus), els dispositius biomàtics depenen de les cèl· lules vivint a nivell de sentit glucocosa i produeixen la insulina d' una manera apropiada.

Components d' un Pancres biomàmic

El típic pàncrees bioàmica consisteix en tres elements principals:

  • [[FLT: 0] [Insulen cèl·lules de producció: [[[FLT: 1] Aquestes són cèl·lules solen ser rejuntes de pàncrees humans noats, però també es poden derivar de cèl·lules mare, fonts animals (plantació transtranstralitzada), o línies de cel· la genèticament enginyerades. Aquestes cèl· lules responen responen a nivells d' encondiment en la insulina secreta quan la glucosa és alta i reduir el coneixement quan la gluosa és baixa.
  • [[FLT: 0] El material encapsulat: [[[FLT] Les cèl·lules estan tancades dins d' un membradors semipermeable que els escuts del sistema immune ROctric que impedeix l' atac per anticossos, les cèl·lules T, i altres components immunes Armènia mentre permeten glingucosa, la insulina, l'oxigen i els nutrients que passen. Això evita que la necessitat de medicaments imociants.
  • [[FLT: 0] Implantació: [[[[FLT:] Les cel· les encapsulat es poden situar en una sala macroscopic (deten un full pla o tub) o com a càpsules microscòpices. Alguns dispositius també inclouen un sensor de gluques integrat o un mòdul de comunicació sense fil per monitoritzar- se extern.

Tipus d' encapsulat

Les estratègies d' especialització cauen en dues categories amples: macroeloves i microtegracions. En macroelovesió, es col· loca un gran nombre de cèl· lules dins d' una única cambra o bastida. Aquest enfocament permet una recuperació fàcil si cal i es pot fer vascular per millorar l' oxigen. Exemples inclouen el dispositiu via Cyte POK- Directoryte POK, que té una membrana que permet la sang directa en creixement, i la paral· lEnera, que utilitza una membradora d' oxigen més ficruïna. Les micropicions d' abències implicades en petites clús de cèl· lules (quanta de 500 mil· lules) en un gel compatible, normalment entre els micronexecutius. Cada sistema de micro- loa- liurabilitat es pot injectar entre la protecció i la protecció d' oxigen. Cada sistema de seguretat i la protecció d' oxigen.

Com funcionen les Pancres biomàtiques

La funció fisiològica d' un pàncrees bioàclid depèn de l' habilitat inherent de les cèl·lules beta per a sentir una concentració geucosa mitjançant el transportador GLUT2 i l' enzim. Quan les cèl· lules bioclusiques augmenta la insulina en minuts. La membrana d' encapçacions han de permetre una difusió ràpida de glucseques en el dispositiu i la insulina fora del torrent. La majoria dels dispositius estan dissenyats per ser implantats subocutivament, intratípicament, o bé una pòlica. En el temps, el cos pot ser que es faci una xarxa vascular al voltant del dispositiu si el mamel· li permet l' enginyer de propietats de la superfície dreta i la superfície adequada. Sense ell es converteix en un factor d' oxigen, com a les cèl· lules d' alta precisió, i les sol· característiques d' alta demandacions.

Alguns prototips avançats han incorporat una capa d'oxigen o utilitzant portadors d'oxigen per mantenir la continuïtat de la cèl·lula. En els últims anys, els investigadors també han desenvolupat materials psicòtics que responen a senyals fisiològics que responen a l' ROCIU, per exemple hidrogels que s' infenen resposta o contracten a nivells glucosasius per a alliberar la insulina més ràpidament. Aquestes innovacions intenten fer- se curt la demora entre gluchese i l' alça la insulina.

Avantatges sobre els transplants tradicionalsName

Eliminació d' immutopressió

L' avantatge més important dels dispositius biomatàtics és el potencial d'evitar medicaments immutants de vida. Tota la transplanulació o l' asumpció sol necessitar una potent immutació, que incrementa el risc d'infeccions, sesenessitucions, neofòcties, i altres efectes secundaris. Per a una altra banda està físicament emplanant les cèl· lules transplanades del sistema immune, la qual fa que la teràpia sigui accessible a una població molt més àmplia, incloent els nens i les complicacions lleus que actualment no es consideren un trasplantament.

Adreçació del Donor Shortage

L' agudes de donants és un gran pas de l'ampolla. L' actual és transplanta de les espècies d' arcs morts, i menys de 2.000 trasplantaments de pàncrees es fan cada any als Estats Units. Els dispositius biomats poden usar fonts alternatives de cel· la com ara cèl· lules mare com ara cèl· lules beta- biderivatives (les cel· la de la és dederitzadors o "Cincials"), les cèl· lules xenogenèdices de porcs genètica, de porcs o les cel· les renovables que es converteixen en diferents mecanismes de massa, i podrien ser equipades, convertint- se en una situació de la diabetis, una hora que no es pot implantar diàriament.

Implantació mínimament invasiva

Tot el trasplantament és un gran procediment quirúrgic amb una morbidesa i la morrogabilitat, incloent-hi complicacions vasculars, empel·lació pancreti, i rebuig. L' islet és menys invasiva (infusió al portal), però encara requereix un risc de cateterització i porta risc com ara hemorràgia i hipertensió. La majoria dels dispositius biomàtics es poden implantar usant un procediment subespedicós simple i subescòpic, reduint el temps i la recuperació quirúrgica. Algunes microspies te fins i tot es poden injectar sota anestèsia local.

Qualitat millorada del control de vida i metaboliques

A fully functional bioartificial pancreas would provide glucose-responsive insulin delivery around the clock, freeing the patient from the constant need to calculate insulin doses, count carbohydrates, and anticipate exercise or stress events. Studies of islet transplantation have shown that successful grafts lead to insulin independence and normalization of HbA1c. The bioartificial approach aims to achieve similar metabolic outcomes while eliminating the need for immunosuppression, potentially offering a net improvement in quality of life.

Reptes actuals i comerciants

Proporcionació Oxygen i Vibilitat de cel· laName

Un dels obstacles crítics està assegurant que hi ha prou oxigen per a les cèl· lules encapsulat. En el pàncrees natiu, és a dir, les xarxes d' error d' una gran capa de barrets. Les cèl· lules escèpipiques, especialment aquestes col· locades en grans cambres, depenen només de difusió, que està limitat a una profunditat de 200300 micrometres. Sense una robusta font de sang, les cèl· lules del nucli del dispositiu poden convertir- se hipoxics i morir en setmanes o mesos. Els investigadors han intentat superar això mitjançant els subrupcions biogenitius, i abreviacions de l' espai amb una bastida com ara el programa d' cíclicular, o disseny de geometria fina que es redueixi la geometria. Una altra estratègia es pot implantar la distància de tramat. Una altra és el dispositiu altament vascular o bé el subgeniment en llocs d' un espai de l' aiguacular amb una bastida.

Resposta i Fibrio

Fins i tot amb la reacció del cos estranger pot posar un problema. El sistema immune pot atacar el propi dispositiu, portant a fibriostelogra, una càpsula col· lipotàgena dens que limita més reaccions d' animals glucosa i insulina. El que s' usa en molts microcapules pot disparar respostes i codificar les macroflamides. Els estudis de manera més nous químics es poden modificar (com ara Triazle- aglain- alginte) han demostrat reaccions de color flexible en models. De manera similar, els materials usats en els dispositius macroàctomics han de ser seleccionats amb cura per minimitzar els anuncis i l' activació. Els estudis de la radiació a llarg termini de primats i els humans mostren que finalment poden tallar la distribució de la distribució, la capacitat de desplaçament de la distribució, la qual pot reduir la distribució de dispositius no la distribució de la distribució de la distribució.

Precisió de la regulació Glucose

Les cèl·lules encapsulat conservaren la seva capacitat de glucucose intrínseca, però poden trigar els retards. En una línia natural, la comunicació intra- te- liistra- te-par i la ràpida microciculació habilita una resposta ràpida. En un dispositiu artificial, difusió de glucosa en la càpsula i la insulina pot prendre minuts, potencialment, fent que postpríptica i hipergramia. A més, el nombre total de cèl· lules beta viable s' ha de calibrar amb cura. Massa poques cèl· lules porta a la producció insuficient de la insulina; massa incrementen el risc d' hipotia si continuen sent secrets inapropiament. Alguns dissenys incorpora un bucle de reaccions amb un sensor glucèclid o una resposta biofamí, el concepte biofísica completament funcional amb un sistema de recuperació electrònica.

Long-Term Durerabilitat i recuperació

L'ideal seria que un pàncrees bioanomal funcioni durant anys sense substituir. Tot i això, les cèl· lules beta tenen una vida finita i poden estar sota una apoptosi o s'esgonés en el temps. El material encapsulat pot degradar o ser menys permeable. Si el dispositiu falla, ha de ser retribuble especialment si conté cèl· lules que es podrien convertir en tumors o problemàtics. Els dispositius de macrogoslocs són més fàcils d' eliminar, els microcapelles són més difícils de recuperar, especialment si es descarregen durant la cavitat per ningú.

Fonts de cel· la: Des de Donors a Cel· les Stem

La font ideal de cel· la per a un pàncrees bioanomal estaria disponible, raonablement, resistent, resistent, glucose i capaç de produir tant hormones com d'altres.g, glucàgon i somatin) per al control precís glavalucos. Els humans Cveric són l' or, però el subministrament es limita de forma greu. Els investigadors estan perseguint diverses alternatives.

Cel· les Beta- Dernatiu de cel· les de cel· les de cel· la

Les cèl· lules mare embrionàries humanes (hESC) i van aportar cèl·lules mare pluríniques (iPSC) es poden diferenciar en cèl· lules mare de la insulina. L' empresa ViaCyte ha desenvolupat cèl· lules progenitor de pàncrees de hESCs que maduren en cèl· lules funcionals després de implantar- se. El seu dispositiu de l' evolculació, que utilitza un membrador no gífera, que mostren els primers judicis clínics que mostren algunes cèl· lules lules clínics (detecibles) però que es pot diferenciar amb una empresa clínica, però que és necessària per a una mintegrafia. En conseqüència, la impressió il· lustració (leseseseseseseseseseseseseseseseseseseseseseseseseseseseseseseseseseseseseseseseseseseseseseseseseseses).

Objectació Xentranstrans

Les porques són una alternativa prometedores perquè els porcs tenen una regulació similar glucucosa i les seves isstres es poden aïllats en grans quantitats. La barrera principal és hiper- rebuig de l' híppymy Mayegen, pre-fostels contra les missiones epies. Els porcs genèticament van dissenyar porcs que no tenen sòls de la Gàlicia (e. ex., els porcs GTK O, els porcs) i expressen la proteïna immunes pot reduir molt el rebuig. Quan aquests porcletals són encapsulats, han demostrat que hi ha una llarga funció de l' arc de gràcia de la diabetis no humana a la terra, però la seva manca de les seves limitacions es mantenen durant un any. Tanmateix, les preocupacions per porrogenes (els virus), però s' han barrejats de manera que s' han barrejat amb els nous problemes de porc i els nous i els resultats de manera que han barrejat amb els "Plograteguen amb els "CIntells" i els "PIRIRILugnals" han barrejat amb els "CIRILligresi els "CIRILlengua de "CIRI

Línies de cel· la Betamultitzades

Els científics també han desenvolupat línies humanes immortalitzades o de cel· la beta que es poden expandir indefinidament en cultura. El ratolí insulinaoma (MIN6) sovint s' usa en recerca, però el seu potencial tumorígen ho fa indefinible per a l' ús clínic a menys que es pugui establir amb un suïcidi que es puguin activar si les cèl· lules comencen a créixer sense control. Les línies de cel· les humanes com ara FiCIv411 estan disponibles des d' una companyia biotecnologia francesa; però encara requereixen més curament enginyeria.

Trials i el progrés real del Món Clind

Diverses proves humanes han estat completades o estan en marxa. El primer judici clínic amb un dispositiu encapsulat va ser realitzat per ViaCyte: el dispositiu de l' Enegate de la LEGO (VCCCCCC601) va ser implantat subcutivament en el tipus 1 diabetis. Els resultats van mostrar que les cèl· lules van sobreviure durant mesos i va produir CJopeide, però el dispositiu l' 2001- 2003 no Porcuegramea movida, va aconseguir la mort de la hipoxia. El dispositiu segueix la Plustració de l' IRULTERT (CCIULT) empra un judici polica que requereix el creixement però requereix un erosió. En alguns pacients s' han aconseguit la independència de la insulina com ara la insulina (les), les altres companyies de fibra de dispositiu amb un port d' oxigen de la impressió).

Les proves de microteràctiques també s'han realitzat. L' empresa Live Technologies (ara Diatranz) testava el neoàctina als pacients humans a Nova Zelanda. Alguns pacients van reduir els requeriments de la insulina i va millorar l' estabilitat de l' ícmica, tot i que la llarga supervivència de l' Òptic es limita. Més recentment, els investigadors de l' Institut d'Investigació Diabenes (DR) han desenvolupat una bastida psicòticbiogradedible que es implanta en l' omum i amb les llavors es troba en una aproximació anomenada biofísica. Aquesta aproximació, actualment és a les proves clínics que permet que es col· assignin als primers resultats i fins i tot es mostren sense grans quantitats.

Per a més informació sobre proves específiques, mireu les [[FLT: 0] ClindialTries.gogon Base de dades [[[FLT: 1] i publicacions des de [[FLT:]] [Fabte Research Institute Foundation [[FLT: 3]].

Integració amb la tecnologia

La línia entre un pàncrees bioàmica purament i un híbrid tancat està difudint. Alguns dispositius de generació van incorporar sensors continus i transmissors sense fils. Per exemple, el canal és addictiu per un algoritme extern que ajusta la insulina basant- se en la lectura de l' 1. 192time guchese, especialment si el component cel· la es fa més lent per respondre. Com un artefacte ANSI wobic combina els avantatges de producció biològica (per exemple, la producció i els marges de seguretat) amb altres hormones d' electrònica. Les investigadors també estan desenvolupant aplicacions intel· ligents que permeten als pacients i monitoritzar els serveis a la clínica, l' oxigen i el manteniment (com ara un subsistema d' oxigen).

Monitors sense fils d'Echechechesos

Un repte és que, una vegada implantat, la continuïtat de les cel· les no es pot observar directament. Alguns grups estan desenvolupant sensors implantats que apliquen el consum d' oxigen, la insulina, o els metabolismes cel· lasulars com a indicadors de salut transditediques. Una interfície sense fils pot transmetre aquestes dades a un receptor extern. Això permet la intervenció primerenca del giv com ara implantar un nou dispositiu o ajustar medicaments abans que el pacient experimenti hipergècia.

Els futurs direccions i les i les inovacions

Enginyeria en 3D de biomocció i Enginyeria

Usant la bioprintització en 3D, els investigadors poden crear una bastida que contingui cèl·lules beta, cèl· lules endotlials (per promoure formació de la nau de sang) i recolzar components extracel·lulars. L' objectiu és construir un òrgan vascular completament vascular que pot ser implantat. La biooprinting permet col· locació precisa de diferents tipus de cel· líl· les i la creació de canals de sang per flux de sang. Encara que encara en l' escenari preclicular, aquesta tecnologia promet superar els límits de difusió que poden provocar els dispositius de la plaga actual.

Gene editor per a l'Imune Evasion

La combinació de CISPRPRPRIACas Gene i encapsulat ofereix un potent sinergia. Les cèl· lules Stem es poden editar per esborrar el major complex de la seva incompibilitat (MHC) classe I classes IRIRIRI, i per expressar factors immunes com ara el PPECEL1. Aquestes cèl· lules de PCICEL1 es podrien usar sense cap encapsulat, encara que el risc de reconeixement immune o de les cèl· lules naturals (NK) es col· locar dins d' un dispositiu imnogratericiu, aquestes cèl· lules editades podrien sobreviure més temps.

Llocs d' Implantació alternatives

L' espai subfusivament és atractiu perquè és mínim i invasiu, però és mal em vascular. Les proves imèrtiques tenen un subministrament molt millor però limitat d' oxigen i potencial per a la fibrisi. Una alternativa prometedora és l' oment, un teixit molt vascular que es pot accedir a la barrocòpica. Les proves còrques de plàstic han demostrat que la tècnica ocal· lactil· lactització és força útil. Un altre lloc és la medul· la de la medul· la, on l' entorn és més tolerant. Els investigadors també estan explorant sota la càpsula, el ronyó, fins i tot en un dispositiu subtós amb oxigen construït.

Incició del Glucragon-Scret cel· les

Tipus 1 dels resultats de la diabetis de la destrucció de tots els tipus de cel· les islet, no només beta. També conté cèl· lules alfa per a produir glogon, evitar higlycemia. Alguns pàncrees biostèrmics ara inclouen una barreja de cèl· lules islets o estan dissenyats per a permetre la cotectura de diferents tipus de cel· la. Estudis preliminars en animals combinats amb aparells alfa/beta mostra una contrasimplificació i menys hipotocràcia.

Consideracions econòmica i Reguladores

El cost de les cèl· lules bioàrpotants al mercat requereix un èxit científic, però també favorable a l' economia i la ruta mitjançant les agències reguladores. El cost de les cèl· lules en fabricació, especialment si deriva de cèl· lules mare plorògens, és actualment molt alt INCLOal que es calcula per a milers de dòlars per pacient. Escalació i automupació es necessita per reduir els costos. Els cossos de control com ara FDA han creat un marc per a la combinació de productes basats en el KFormula que poden combinar un dispositiu mèdic amb cèl· lules vives. La FDA ja ha aprovat una fase 1/2 per al judici viaCyteutive PEPys dominivatical. Com s' introdueixen els mecanismes avançats, el camí de ruta més avançats (en empreses). Els costos de la bomba de manera més elevats de la kes de manera que poden costar la constant la brillantor i els monitors de la difusió.

Per a una alternativa de la guia FDA en aquests productes de combinació, mireu la pàgina [[FLT: 0] Combinations [[FLT]].

Conclusió

Els dispositius biologics representen un canvi de paradigma genuïnament genuïnal en el tractament de la diabetis. Si s' apreven la intel· ligència fisiològica de les cèl· lules vives i les protegim del sistema immune amb materials enginyers, aquests dispositius tenen el potencial de proveir una existència de paradigma real, insulina grickmatic, per a milions de pacients. Els avantatges de tot el tradicional dominoment o és la transplansió, incloent l' eliminació de la imunicació, sense cap mena de material i una implantació gairebé il· limitada de cèl· luminació invasora fan aquesta aproximació molt més gran escalable i accessible. Tot i així, especialment, el problema d' oxigen, el subministrament d' oxigen, la cel· lules long-terutic, la cèl· la cèl· la cèl· la, la de manera precisa, la cèl· luminació, i la necessitat de control precisa.

Els judicis clínics actuals estan generant dades crítiques i innovacions en la diferenciació de cèl·lules mare, l' edició genètica, les biomaterias i l' enginyeria del dispositiu estan augmentant progressos. Amb la inversió de la població pública i privada, un pàncrees clínicament aprovat podria ser disponible en la propera dècada. Per a la comunitat global, això no representaria només una millora incremental, sinó un món transformador on les injeccions de la insulina diàries són reemplaçades per un únic implant que contínuament es rep metaboblica i restaurava la salut metaboblica.

Per a seguir actualitzats en els últims desenvolupaments, el lloc web [[FLT: 0] JDRF (Juvenil Diabetes Research Foundation) [[[FLT:] ofereix una visió general general general de la recerca artificial pàncrees, incloent ambdues plataformes mecànics i biomatologials.