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생물과 기계적 구성 요소 결합 Bioartificial Pancreas 시스템의 잠재적
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Bioartificial Pancreas 시스템 뒤에 생물학
Islet 세포 기능 및 포도당 Sensing
줄기세포 기술의 선두주자인 줄기세포 기술의 선두주자인 줄기세포 기술의 선두주자인 줄기세포 기술의 선두주자인 줄기세포 기술의 선두주자인 줄기세포 기술의 선두주자인 줄기세포 기술의 선두주자인 줄기세포 기술의 선두주자인 줄기세포 기술의 선두주자인 줄기세포 기술의 선두주자인 줄기세포 기술의 선두주자인 줄기세포 기술의 선두주자인 줄기세포 기술의 선두주자인 줄기세포 기술의 선두주자인 줄기세포 기술의 선두주자인 줄기세포 기술의 선두주자인 줄기세포 기술의 선두주자인 줄기세포 기술의 선두주자인 줄기세포 기술의 선두주자인 줄기세포 기술의 선두주자인 줄기세포 기술의 선두주자인 줄기세포 기술의 선두주자인 줄기세포 기술의 선두주자인 .
Stem Cell-Derived 인슐린 프로듀서
이 분야에서 가장 유망한 발달 중 하나는 줄기 세포 파생된 beta 세포의 사용입니다. cadaveric donor는 스카프, 확장 가능한 세포 근원이 광대한 임상 채택을 위해 필요합니다 때문에. 유도한 pluripotent 줄기 세포 (iPSCs)와 배아 줄기 세포는 간결한 beta 세포와 유사한 인슐린 승진 세포로 구별될 수 있습니다. Vertex Pharmaceuticals와 ViaCyte와 같은 회사는 세포를 위한 세포를 생성하는 세포를 위한 세포를 생성하는 세포를 위한 더 진보적인 세포로 창조하는 세포를 창조하는 것을 막을 수 있습니다.
캡슐화 전략
캡슐화 층은 살아있는 세포와 주인 면역 체계 사이 중요한 공용영역입니다. 몇몇 캡슐화 접근은, 각각에 의하여 명백한 무역 떨어져 있습니다:
- Macroencapsulation: Cells는 더 큰 챔버 또는 파우치 안에 배치되며, 종종 포도당, 인슐린, 산소 및 영양소를 허용하는 시료 크기로 세속 막에서 만든 면역 세포와 항체를 제외하고 통과합니다. 예는 ViaCyte 및 Defymed의 Beta-O2 시스템에서 엔캡트라 장치를 포함합니다.
- Microencapsulation: 개별 이슬릿 또는 작은 셀 클러스터는 얇은 하이드로겔 레이어로 코팅되어, 일반적으로 아lginate 기반이며, 영양소 교환을 위해 표면 영역을 극대화하면서 면역력을 강화하는 데 사용됩니다. Microencapsulated islets는 침략적인 이식 경로로 인스트로그래레이로톤으로 주사 될 수 있습니다.
- Nanocoating: Ultrathin 폴리머 레이어는 셀 표면에 직접 적용하고 최소한의 확산 저항을 제공하고 외국 신체적 반응을 감소시킵니다. 레이어 층별 조립 기술은 셀의 생존력과 기능을 보존하는 적합 코팅을 만들 수 있습니다.
각 전략은 산소와 영양분 전달 과제를 해결해야 합니다. 캡슐화된 세포는 주변 조직에서 확산에 따라 달라지고, 인데쿼트 공급은 중앙 신경 및 기능의 손실에 이르게 됩니다. 산소 생성 바이오 물질 및 혈관 장치 설계의 혁신은 이 제한을 극복하기 위해 적극적으로 추구됩니다.
기계 공학 고려
연속 포도당 감시 감지기
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인슐린 납품 펌프 및 Microfluidics
bioartificial pancreas 체계에 있는 Insulin 납품은 2개의 1 차적인 노선을 통해 일어날 수 있습니다:
- Direct cellular secretion:] 주변 조직 또는 혈류로 캡슐화 된 세포 방출은, 이식 기관에 아날로그. 이 루트는 가장 생리학 간 포용 인슐린 글래드를 제공하지만 혈관과의 긴밀한 통합을 요구합니다.
- 전자식 펌프 증강: 소형 펌프는 외부 공기에서 세포 출력을 보충하기 위해 인슐린을 제공합니다. 이 접근법은 정확한 기동 및 bolus 납품을 허용하고 래깅 또는 충분한 세포 응답을 위해 보상 할 수 있습니다. Tandem Diabetes Care와 Insulet 같은 회사는 통제 알고리즘과 인터페이스 할 수있는 펌프를 개발했습니다.
마이크로플루엔틱 기술에 대한 최근 진보는 세포 문화 챔버, 글루코스 센서 및 마이크로 펌프를 단일 플랫폼에 통합하는 실험실용 칩 장치의 생성을 가능하게했습니다. 이 통합된 마이크로플루엔틱 생분해성 판크라스 시스템은 죽은 볼륨을 줄이고 응답 시간을 개선하고 장치 발자국을 최소화합니다.
Algorithms 및 인공 지능 제어
생물학적 및 기계적 구성 요소를 조정하는 제어 시스템은 하이브리드 장치의 뇌입니다. 초기 시스템은 간단한 비례식 (PID) 컨트롤러를 사용했지만 현대 구현은 모델 예측 제어 (MPC) 및 퓨지 논리 알고리즘을 사용합니다. 이 고급 컨트롤러는 단독으로 역사적인 데이터, 식사 발표 및 활동 패턴을 기반으로 포도당 추세를 예측할 수 있습니다. 인슐린 배달을 미리 조정하십시오. 지속적인 데이터셋에 훈련 된 기계 학습 모델은 생명 공학 (Nature-Fluose) 제어 시스템에서 통합 된 연구 결과를 얻을 수 있습니다. [Fluose]는 개인적 인 분석 시스템에서 통합 된 데이터 센터를 기반으로합니다. [Fluose]
통합 및 Biocompatibility 도전
외국인 몸 응답 및 Fibrosis
이 제품은 콜라겐의 콜라겐을 사용하여 콜라겐을 제거하고, 콜라겐을 제거하고, 콜라겐을 제거하고, 콜라겐을 제거하고, 콜라겐을 제거하고, 콜라겐을 제거하고, 콜라겐을 제거하고, 콜라겐을 제거하고, 콜라겐을 제거하고, 콜라겐을 제거하고, 콜라겐을 제거하고, 콜라겐을 제거하고, 콜라겐을 제거하고, 콜라겐을 제거하고, 콜라겐을 제거하고, 콜라겐을 제거하고, 콜라겐을 제거하고, 콜라겐을 제거하고, 콜라겐을 제거하고, 콜라겐을 제거하고, 콜라겐을 제거하고, 콜라겐을 제거하고, 콜라겐을 제거하고, 콜라겐을 제거하고, 콜라겐을 제거하고, 콜라겐을 제거하고, 콜라겐을 제거하고, 콜라겐을 제거하고, 콜라겐을 제거하고, 콜라겐을 제거하고, 콜라겐을 제거하고, 콜라겐을 제거하고, 콜라겐을 제거한다.
- 코팅 장치 표면은 zwitterionic 물자 폴리에틸렌 글리콜과 같은 반대로 더럽히는 중합체를 가진 표면
- 장치 matrix에서 국부적으로 면역 억제 또는 항염증제 약을 헹구기
- 표면 영역을 최소화하고 염증을 유발하는 장치 형상을 설계하고 선명한 가장자리를 제거
- 호스트 조직과 통합되는 혈관 임플란트를 만들기 때문에 격리되지 않고
산소 및 대사 지원
아일레트 세포는 높은 대사 수요, 높게 활동적인 조직에 비교할 수 있는 비율에 산소를 소모했습니다. 본래 pancreas에서는, islets는 다수 모세관에서 혈액을 받기 각 입구와 더불어, 혈소화됩니다. 대조에 의해 캡슐에 넣는 세포, 주위 조직에서 수동적인 확산에, 가장 가까운 모세관의 150-200 미크론 안에만 지원할 수 있습니다. 다수 접근은 이 산소 제한을 해결하기 위하여 조사의 밑에 있습니다:
- Oxygen-generating biomaterials: 화학 분해를 통해 장치 매트릭스 릴리스 산소에 내장 된 칼슘 과산화 나트륨과 같은 화합물
- Oxygen-replenishing chambers:] Beta-O2 시스템과 같은 일상 산소 리필 포트를 가진 장치, 높은 지방 산소 텐션 유지
- 광합 산소:광합성 산소를 생산하기 위해 마이크로알게 또는 cyanobacteria를 통합하여 광합성에 노출될 때
- 진공 장치 설계: 세포 챔버로 호스트 혈관을 ingrowth를 격려하는 다공성 비계를 창조
장치 생체 호환성 및 내구성
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임상시험 및 인간학
임상시험
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Beta-O2 시스템
이 제품은 펩타이드의 펩타이드에 의해 개발된 베타-O2 시스템은 통합 산소 챔버와 매크로 캡슐화 접근을 나타냅니다. 첫 번째인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인인슐린의 감소를 달성했습니다. 이 장치는 6-12개월 후에 안전 평가를 위해 배워졌습니다.
임상 번역에 도전
초기 결과를 촉구하면서 중요한 장애물은 생물화성 판스크라 시스템의 앞에 남아 있습니다.
- 1 년 이상 장기 세포의 생존은 달성하기 어렵습니다.
- 장치 임플란트 및 배양 절차는 수술 위험을 수행
- 면역 반응의 환자에 일시적인 variability는 outcomes에 영향을 미칩니다
- 셀 생산 및 장치 제조에 대한 상품의 비용은 높은
- 복합 제품용 규제 통로(cells + device)는 복잡합니다.
미래 전망과 Emerging Technologies
Gene Editing의 발전
CRISPR-Cas9 및 다른 유전자 편집 도구는 전적으로 면역 검출을 evade하는 보편적 인 기증 세포를 만드는 잠재력을 제공합니다. 연구자들은 주요 histocompatibility Complex (MHC) 클래스 I 분자를 부족한 줄기 세포 파생 된 이형 세포를 엔지니어링하고 T 세포에 보이지 않는 것을 만들고, NK 세포를 죽이는 것을 방지하기 위하여 면역 검지기 단백질을 표현합니다. 이 hypoimmunogenic 세포는 캡슐화 또는 immunosuppression 없이 이식될 수 있고, 극적으로 적으로 줄기세포를 위한 면역성이 있는 9 달의 면역성이 있는 세포를 간질하는 것을 입증했습니다.
3D Bioprinting 및 Organoids
3차원 생물 처리는 세포, 여분 세포 모체 및 관 수로의 정확한 공간 조직과 조직의 제작을 가능하게 합니다. 생물 구조적인 pancreas 신청을 위해, 연구원은 인쇄 islet organoids입니다 - 자연 이물질의 세포 구성 그리고 건축을 recapitulate하는 소형화한 췌장 조직. 이 organoids는 기계적인 지원 및 가이드 혈관화를 제공하는 인쇄한 hydrogel 비계 안에 끼워넣을 수 있습니다. 생물 처리는 형성을 개량하고, 생물 처리하는 생물 처리에, 그것을 통합하는 생물 처리하는 생물 처리가 될지도 모릅니다.
무선 전력 및 데이터 전송
이 시스템은 수많은 종류의 자원을 활용할 수 있는 자원을 제공합니다. 이 시스템은 수많은 자원을 활용할 수 있는 자원을 제공합니다. 수많은 자원을 활용할 수 있는 자원을 활용할 수 있습니다. 수많은 자원을 활용한 자원을 활용한 자원을 활용한 자원을 활용한 자원을 활용할 수 있습니다. 수많은 자원을 활용한 자원을 활용한 자원을 활용할 수 있습니다. 수많은 자원을 활용한 자원을 활용한 자원을 활용한 자원을 활용한 자원을 활용할 수 있습니다. 수많은 자원을 활용한 자원을 활용할 수 있는 자원을 활용할 수 있습니다.
인공지능과 예측 분석
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의약
이 연구는 연구 및 개발, 연구 및 개발, 연구 및 개발, 연구 및 개발, 연구 및 개발, 연구 및 개발, 연구 및 개발, 연구 및 개발, 연구 및 개발, 연구 및 개발, 연구 및 개발, 연구 및 개발, 연구 및 개발, 연구 및 개발, 연구 및 개발, 연구 및 개발, 연구 및 개발, 연구 및 개발, 연구 및 개발, 연구 및 개발, 연구 및 개발, 연구 및 개발, 연구 및 개발, 연구 및 개발, 연구 및 개발 및 개발, 연구 및 개발 및 개발, 연구 및 개발 및 개발, 연구 및 개발 및 개발, 연구 및 개발 및 개발 및 개발, 연구 및 개발 및 개발 및 개발 및 개발, 연구 및 개발 및 개발 및 개발 및 개발 및 개발 및 개발 및 개발.