הדחף הקליני של Beta Cell Encapsulation

סוכרת מסוג 1 (T1D) וכמה צורות של סוכרת מסוג 2 מאופיין על ידי הרס אוטואימוני או תפקוד לקוי של תאי בטא פאן-קריטית, המוביל התלות לאורך החיים על אינסולין אקסוגניים וסיכון לסיבוכים חמורים.השתלת אייט הוכיחה הוכחה של תפיסה תאית שמשלבתתתתתפת תאי גזע לאינטקטיביים יכולה להשיג עצמאות אינסולין ונרמל שליטה גליקמית.

מה הם חומרים בלתי ניתנים למניעה?

הידרו-מנועיים בלתי ניתנים למניעה הם שלושה ממדים, רשתות מים של פולימרים מפוסקים שניתן להעביר באמצעות מחט או קתאטר כפתרון בעל רגישות נמוכה ולאחר מכן להתקומם ב- situ. זה מעבר סול-גל מופעל על ידי מנגנוני אחסון פיזיים או כימיים, כולל שינויים בטמפרטורה (למשל, על זריקה לתוך הגוף החם), אינטראקציות דלקתיות, או מחוספסת דם צלולות במיוחד, ומאפשרות חמצן חשמליות (מפסת) וחמצן צלולה (מחץ) באופן קבוע (מחץ) באופן קבוע (מחץ חמצן חיצוני).

חידושים אחרונים בעיצוב הידרוגל

Stimuli-Responsive hydrogels

עיצוב הידרוג'ל מודרני יותר ממינוף גירויים-responsive (או "חכם") פולימרים שמשנים את המבנה שלהם, נפיחות או ירידה בתגובה לרמזים סביבתיים ספציפיים.עבור קיבולת תא בטא, ההדקים הרלוונטיים ביותר הם ריכוז גלוקוז, מינים חמצן תגובתיים (ROS) רמות הגנה מפני דלקתית (R) או אותות דלקתיים (דלקתיים) על גבי דלקת מפרקים בלחץ חמצן (pvrevenance) המאפשרים).

(ב) [ה]המחקר שפורסם לאחרונה ב-FLT:2BiomaterialsFLT 3: 3] תיאר הידרוג'ל אחראי לגלוקוז, אשר שילב אלג'ינאטה שונה אשר שחרר אינסולין באופן אימפולסיבי התאמה לביקוש פיזיולוגי, המפגין שליטה גליקולארית ממושכת בעכברים סוכרתיים.

Composite and Hydrogels

לא רק הידרוג'ינים יחיד יכול לספק כוח מכני אופטימלי, יציבות, ביו-גמישות, והשפלה מבוקרת.לכן, חלקיקים מורכבים המשלבים פולימרים טבעיים (למשל, אלג'ינטה, חומצה היאלורונית, ג'לטין, Chitosan) עם קפסולות פולימרים סינתטיות (למשל, פולי (G) מספקים חומצה פוליגרקולית-חומצה פוליגרפית) ו-חומצה פוליגרפית (GA-חומצה פולית) הפכו לחומצה פוליגרפית) לחומצה פוליגרפית (חומצה פוליבית) לחומצה פוליגרפית (חומצה פוליגרפית) לחומצה פוליגרפית (חומצה פוליגרפית) לחומצה פוליגרפית (חומצה פוליגרפית) לחומצה פוליבית) לחומצה פוליגרפית (חומצה פוליגרפית (חומצה פוליגרפית) ואנטית) לחומצה פוליגרפית) ואנטית) ואנטית) לחומצה פוליגרפית (חומצה פוליגרפית (חומצה פוליגרפית (חומצה פוליגרפית (חומצה פוליגרפית (חומצה פוליגרפית) בעלת חומצה פוליגרפית) ואנטית) ואנטית) ואנטית) ואנטית) ואנטית) ואנטית) לחומצה פוליגרפית (חומצה פוליגרפית

(העיקרון של ה-FLT:0) ,1 (החומרה) של ה-FLT:1 (החומרה של ה-Nelergel) המסובבת את תאי הבטא של תאי גזע אנושיים ב- PEGylated alginate נבחנת נבדקה במודל ראשוני לא אנושי, מראה כי היא מהווה פונקציה של יותר משישה חודשים ללא דיכוי חיסוני.

Bioactive ו Pro-Survival hydrogels

מעבר להגנה פסיבית, הידרוגלס מודרני נועדו לתמוך באופן פעיל בבריאות התא של בטא.זה מושג על ידי טעינה של מטריצה עם גורמי צמיחה, ציטוקין, שברים ממטריקס סלולריים, או תרכובות המייצרות חמצן.לדוגמה, שילוב של אפקט דלקת מפרקים vascular (VEGF) או גורם צמיחה בסיסי של חמצן (blastic חמצן) מקדם ניאו-דלקת סביב תא המטען של פחמן-Fide) או ירידה של פחמן-fide (תוספתן)

(FLT:0) Innovation:FLT:1 A recent hydrogel פלטפורמה משולבת עם מערכת ייצור חמצן zymatic חמצן (catalase ו oxidase גלוקוז) המייצר חמצן מ גלוקוז אנדוגניים, צמצום מוות תא מונע היפקסיה-מניעה ושימור ייצור אינסולין ב vitro.

יתרונות של הידרוג'ל בלתי ניתן להזרקת תאים Beta Cell Encapsulation

משלוח פולשני

המעבר הנוזלי אל הגל מאפשר תאים טיפוליים להימסר באמצעות הזריקה פשוטה, הימנעות מאיציציה כירורגית הנדרשת למכשירים מושתלים.זה מפחית את הטראומה, מוריד את הסיכון לזיהום, מקצר את זמן ההתאוששות, ומאפשרת מספר מנות או זריקות חוזרות אם ה-graft הראשון נכשל.הרבה הידרוג'לים יכולים להיות מוזרקים באמצעות מחטים סטנדרטיים 18-22 ממדדים, ולהתחזק בתוך שניות לאחר הזרקת, בהתאם לאתרים קשים כגון נפיחות או צמידים.

הגנה מפני התקפה

Encapsulation פיזית מפריד תאי בטא ממולקולות מארחות לויקוציטים, מניעת lysis מגע ישיר.המטריקס הידרוג'ל יוצר גם מחסום דיפוזיה עבור מולקולות חיסוניות גדולות כגון נוגדנים וחלבונים משלימים תוך מתן מולקולות קטנות (inulin, גלוקוז, חמצן) לעבור באופן חופשי את גודל הנקבובי (בדרך כלל 100-300 n), הגל יכול להיות מופעל חיסון נגד דלקתי מספיק, אפילו חומרים כימיים מפונקטיביים).

יעילות תאים ותפקוד

בניגוד למיקרו-capsulation המסורתי בסידן alginate beads, אשר יכול לגרום ללחץ מכני ו diffusion תזונתי מוגבל, הידרוג'לנס חד-ממדיים המציע סביבה תלת-ממדית מותאמת אישית המחקה את הנישה של Native הואלט.הם יכולים להיות עמוסים בערוצים ממטרסטיק חוץ (collagen, laminin, fibronectin) כי מעורבים קולטנים והישרדות (A3-a-reative) גם כן יכול להיות מבוקרים (reicreative) של תאים).

פוטנציאל לשיחרור מבוקר של גורמי תמיכה

הידרוגלs משמשים כמאגרים עבור משלוח מתמשך של סמים, גורמי צמיחה, נושאי חמצן, או אפילו וקטורים לטיפול גנטי.על ידי התאמת צפיפות crosslink, קצב ההשפלה וקבוצות פונקציונליות, ניתן להשיג אפס סדר או פרופילים שחרור pulsatile.זה שימושי במיוחד עבור מתן חומרים נוגדי בקרה אנטי דלקתיים (למשל, IL, 4) לשינוי מפני הסביבה החיסונית של ננומטרה (Foles) כדי לקדם גורמים מתקדמים ל-pGropicogenic) כדי לקדם את הנית (למשל, לאחר מכן) רצף רצף רצף למערכות חיסון (למשל, כגון VEFgogenic) VE) VE) כדי לקדם רצף VEFgogenic).

אתגרים ומגבלות

חמצן ותזונה Diffusion

למרות הפודוזיות הידרוג'ל, דיפוזיה חמצן הופכת למוגבלת כאשר אשכולות תאים עולים על 150-200 מיקרומטר בקוטר. Hypoxia מוביל להיותה תא בטא, לחץ אנדולומיום אנדולומי אנדלוסימי, ואפופטוזיס. בעוד הידרוג'לים שנוצרו חמצן יכולים לספק הקלה לטווח קצר, חמצן לטווח ארוך נשאר מאתגר, במיוחד באתרי avascular כדי לקדם את התאים של דלקת מפרקים מהירה, אבל הם עלולים של זיהומים מחוסנים או מחוסנים של מחלות דלקתיים של דלקתיים של דלקתיים, אבל הם עלולים דלקתיים של דלקתיים של דלקתיים, אבל הם בעלי סיכון כגון זיהומים מחוסנים.

המונחים: Fibrotic Kapation

תגובת גוף זר (FBR) נותרה מכשול גדול. Macrophages ו- fibroblasts להפקיד קפסולת קולגן צפופה סביב הידרוג'ל, מעכבת את תעבורת הגלוקוז והאינסולין ורעבה את התאים במשך שבועות.כימיה Surface, קשיחות הידרוג'ל, וטופוגרפיה כל ההשפעה FBR. Zwitterionic ממכשולים ו הידרוג'ל מרעישים (למשל, alPEG) הפחיתו את הצטמצמים מדגמי המשתנים גם כן, אך הם בעלי חיים גדולים יותר, אך הם גם כן, אך הם הפכו להיות יותר ויותר.

יציבות מכנית ויציבות

הידרוגלים הם שבריריים מטבעם; כוחות הרדאר במהלך הזריקה, נפיחות לאחר ההשתלה, ותנועה קבועה ב vivo יכול לגרום סדקים או פיצול.זה מוביל לדלפת תאים ואובדן של הגנת אימונו. הידרוגלים כפול-נטנג, ננופולק נוקשות, וקשר כימי עם קשרים קו-שוויון (למשל, לחץ על כימיה) שיפרו את הקשוכות אך לעתים קרובות בעלות של ביואקטיביות מופחתת אוניברסאלית בין הנקה מתמשכת.

בריחה וסובלנות

בעוד הידרוגלים חוסמים מגע סלולרי ישיר, הם לא מונעים את הפיזור של אנטיגנים תאי בטא שניתן לקחת על ידי תאים ייצוגיים אנטיגן ולהציג לאפקטים חיסוניים מחוץ לפסולה.זה יכול תגובה חיסונית מערכתית שמובילה לעיכוב graft מאוחר יותר, hypoxia וסטרס ב- encapsulated תאים יכול לשחרר דפוסים מולקולריים הקשורים נזק (D) שעשויות להיות כרוך בשרירים של דלקת ⁇ d (PT) או .

כיוונים עתידיים

הידרוג'ל חכם ואחראי

ההתקדמות ביוסנסינג משוב סגור הם מובילים לכיוון הידרוגלס כי יכול לחוש גלוקוז, ציטוקינים דלקתיים, או מתח חמצן ושחרור עומסי תשלום טיפולי בהתאם.לדוגמה, הידרוגלים תגובתיים גלוקוז אשר משלבים פולימרים חומצה פנולבורונית או גלוקוז חמצוןidase יכול לעבור שינויים נפח בלתי הפיך כדי אינסולין או חמצן רק כאשר מערכות אלה יכול להיות משולב עם תאים סודיים כדי למנוע אינסולין או גלוקוזדה יכול להיות מסוגל למנוע את זהה כדי למנוע את זהה כדי למנוע את זהה כדי למנוע את זהה.

3D Bioprinting and Perfusable Builds

Bioprinting מאפשר מיקום מדויק של spheroids תאים בטא בתוך הידרוג 'למפלקסים, יצירת Geometries מוגדר עם ערוצי בנוי-in עבור זרימה תזונתית. על ידי הדפסה רשת vascular (ערוצים הקרביים או תאים נוסטלליים), חמצן יכול להיות מועבר עמוק לתוך הבניין, תמיכה ft ספציפי יותר.

ג'ין Editing and Cell Engineering

כלי העריכה של Genome כמו CRISPR / CAs9 ניתן להשתמש כדי מהנדס תאי בטא כי הם באופן לא פולשני פחות אימונוגני או יותר עמיד hypoxia.לדוגמה, deleting HLA בכיתה I נגדgen מצגת או ביטוי יתר על CD47 (a "לא לאכול אותי") יכול להפחית באופן דרמטי את הצורך של encapsulation.

עקבו אחרי Continuous Glucose Monitoring

הידרוג'לים בלתי ניתנים להשקה יכולים לשמש כמחסן עבור טיפול תא בטא ו biosensor. לדוגמה, ממטריקס הידרוג'ל יכול לכלול גלוקוז-responsive fluorescent חלקיקים המאפשר ניטור לא פולשני של רמות חמצן או אינסולין. פלטפורמה כזו תספק משוב בזמן אמת על מצב גניבת, המאפשר התערבות מוקדמת אם תפקוד זה הוא כפול מייצג את הפחתת טיפול קליניקה אישית של טיפול תרופתית בין המטרה של ניהול סוכרת.

תרגום לפרקטיקה קלינית

כמה מוצרים צמחיים מבוססי הידרוג'ל מבוססי בטא כבר בפיתוח קליני, עם כמה מגיעים ניסויים אנושיים מוקדם. Key hurdles לאישור רגולטורי כוללים הזכאות אצווה-ל-batch, סטריליזציה ללא שילוב ביואקטיביות השתלת, וייצור מדרגי חייב להיות מוגדר מבחינה כימית, תחבורה נקייה אנדוקרטית, יציבה במהלך אחסון תאים חדשים, לאחר מכן יכול להיות משולב תאים חדשים של תאים פונקציונליים.

מסקנה

הידרוג'לים בלתי ניתנים להזרים התפתחו מחומרים פשוטים של חללים לפלטפורמות מתוחכמות, רסן שמסייעות באופן פעיל להישרדות תאי בטא, לווסת תגובות חיסוניות, ומשתלבות בצורה חלקה עם רקמות מארחות.חדשנות בגמישות לגירויים, באדריכלות מורכבת, וטעינה ביולוגית טיפלה באתגרים הקלאסיים של אינסולין, ללא משככי כאבים פונקציונליים, הן נשארות גבוהה יותר, במיוחד בשרירים של תרופות נוגדות תאים מכניות של סרטן עצמיות, כמו גם כן, כמו גם כן, כמו גם טיפול תרופתי אחד, עם תרופות נוגדות, כמו גם טיפול תרופתיות תאים חד-יומיים, ללא טיפול תרופתיות, כמו גם כן, כמו גם כן, כמו גם כן, עם תרופות נוגדות, עם תרופות נוגדות, עם תרופות נוגדות-יומיות-יומיות-יומיים, עם תרופות נוגדות-יומיות-יומיים, עם תרופות נוגדות-יומיות-יומיות-יומיות-יומיות-יומיות-יומיות, ללא מגבלות של תרופות נוגדות-יומיות-יומיות-יומיות, ללא מגבלות של תרופות נוגדות, ללא מגבלות-יומיות, ללא מגבלות-יומיות-יומיות, עם תרופות נוגדות-יומיות-יומיות-