Bioartificial Pancreas Cihazlarının Sözlüğü

Diyabet mellitus, özellikle de 1 diyabet, dünya çapında milyonlarca insanı etkiler ve insülin tedavisi ile ömür boyu yönetim gerektirir. Dış insülin pompaları ve sürekli glukoz monitörleri, glisemitik kontrolü gelişmiştir, sağlıklı bir pankreasyonlar ve insülin salıvermelerine izin verirken, bu tür cihazların, mevcut biyomalzemelerin geri yüklenmesi için gerekli olan biyoçeşitlilik kontrollerini yerine getirmeleri için gerekli olan dönüştürücü bir yaklaşımını temsil eder.

Biyoartificial Pancreas Cihazları Nasıl Çalışıyor

Biyoartificial pancreas, vücut vazolarının uygulanabilir bir membran veya şüpheli bir membran içinde hücreleri entegre eden bir karma sistemidir. Cihazın, şekersiz veya oksijen, ve vitaminler ile ilgili olarak implante edilmesi sırasında, tümojen veya xenoic hücrelerin kullanılmasını sağlayan bir bariyer oluşturmaktır.

Anahtarlı Anahtarlar

Biyoartificial pancreas'in kritik unsurları şunlardır:

  • [FONT:0)Encapsulation material[Dönetici: 1) alginate, agarose veya polietilen glycol (PEG) gibi bir hidrojeziği en aza indirir.
  • [FONT=0]Semipermeable membran[[Dönetici: 1) – Büyük bağışıklık molekülleri (örneğin, IgG, tamamlayıcı bileşenler) dışlayan moleküler bir membran (tipik olarak 50-100 kDa)
  • [FONT:0]Islet hücre kaynağı [[Dönetici: 1) İnsan kadavrakları, kök hücreli beta hücreleri veya genetik olarak tasarlanmış hücre hatları.
  • [FONT:0)Oxygen tedarik sistemi[[DÜT:1) - Birçok cihaz oksijen üreten biyomalzemeler içerir veya yüksek metabolik taleplere ihtiyaç duyar.
  • [FONT:0)Anchoring veya vaskülizasyon şüphelisi) - Ev sahibi tekneyi oksijeni teslim etmek ve atıkları kaldırmak için teşvik eden malzemeler, genellikle pro-angiojenik faktörler kullanarak.

Gliks seviyeleri yükselirken, cihaz içindeki hücreler, membranın kan dolaşımına karşı diffüz olan çevreleyen sıvıya değişim ve gizli insülin anlamına gelir. Conversely, when glukoz düşerken, insülin salgılamaları durur.This feedback- kontrollü salıverme geleneksel insülin teslimatı geleneksel insülin teslimatı üzerinde belirgindir.

Bioartificial Pancreas Cihazları

Araştırmacılar, bağışıklık koruması, oksijen tedariki ve ölçeklenebilirliği arasındaki farklı ticaret noktaları ile çeşitli cihaz mimarisi geliştirdiler.

Makroencapsulation Cihazları

Bu, tek bir odada binlerce islet içeren küçük keselere veya disklere benziyor. Örnekler, alginç:0)ViaCyte PECEncap) (şimdi Encaptra) cihazı, hangi evler kök hücreli progenist hücreleri yarıpermeable membranda taşıyabilir ve implante etmek ve sağlam mekanik koruma sunmak için daha kolaylaşır.

Mikroencapsulation Cihazları

Mikroencapsülasyon, küresel hidrojekteüllerde bireysel veya küçük kümeleri içerir, genellikle 200-600 μm uzunluğundaki küçük füzyon mesafelerini en aza indirir ve yüzeysel-yaşsızlığı artırmak, oksijen ve besin değişimi için potansiyel kapsülü artırmak. Mikrokapüller intraperitonik olarak, nerede yüz yüzenları özgürce gösterir.

Encapsated Islet on a Scaffold

Başka bir yaklaşım, göz ardı edilebilir kılıcı faktörlerle birlikte, genellikle damarlı bir yanıtla bir araya gelir.Spektif olarak yapısal destek sağlar, hücre kümelemesini teşvik eder ve anjiojenik faktörler serbest bırakmak için mühendisileştirilebilir.Bu cihazlar iyi gelişmiş bir biyoçeşitlilik siteleri (e.g., omentum) ve o zaman şüphelilere karşı kontrasepsiyonel olarak adlandırılır.

Islet Hücrelerinin Kaynakları

Biyoartificial pancreas cihazlarının yaygın kullanımı için en önemli engellerden biri, fonksiyonel islet hücrelerinin yeterli ve güvenilir bir tedariki elde etmektir. Çeşitli kaynaklar aktif bir soruşturma altında.

Donor Pancreatic Islets

Cadaveric bağışçısı klinik islet transplantasyonu için altın standarttır (örneğin, Edmonton protokolü). Tüm şekere duyarlı ve hormon ko-regülasyonu azaltmaktadır. Ancak, vücut ağırlığına karşı çok sayıda bağışçıya ihtiyaç vardır ve bu kaynağı reddetme veya egzozlama nedeniyle işlev kaybı gerekir. Bioartificial cihazlar azaltılır, ancak yeterli kütleyi ortadan kaldırır; genellikle 5.000-10.000 vücut ağırlığına eşdeğerdir.

Stem-Cell-Derived Islet Hücreleri

Pluripotent kök hücreler (embryonic kök hücreleri veya indüklenen pluripotent kök hücreler) bu yaklaşımı öncül beta benzeri hücreler üretmek için farklı bir protokolle yönlendirilebilir.Templexlage:0)ViaCyte ve ).

Xenogeneic Islets

Porcine, insan kıvrımlarına benzerliği nedeniyle iyi bir alternatiftir ve genetik olarak değiştirilmiş domuzların insan düzenleyici proteinleri ifade eden kullanılabilirliğidir. bağışıklık bariyeri daha şiddetlidir, HbA1c'i azaltmış olsa da, uzun vadeli sonuçlar sınırlıdır.

Genetik olarak Mühendis Hücre Hatları

İnsan beta hücre hatları (örneğin, EndoC-BH1, De Duve Enstitüsü'nden) veya değiştirilmiş fare hatlarının kullanılması, ancak onların tümör potansiyel ve eksik şekere duyarlık limit klinik çevirisi. Araştırmacılar, glikoz-sensing ve insülin-gizli makineleri ifade etmek için hücrelere sahiptir, reddedilmeyi önlemek için bağışıklık kontrol noktaları olarak.

Bioartificial Pancreas Cihazlarının Avantajları

Tamamen işlevsel bir biyoartificial pancreas potansiyel faydaları basit insülin teslimatının ötesine uzatmaktadır.

  • [FONT:0)Physiological glukoz düzenlemesi[[Dönetici: 1) Cihazın gerçek zamanlı glukoz dalgalanmalarına dayanan insülin salgılanması, hem hiperglisemi hem de hipoglisemiyi insülin pompalarına kıyasla azaltabilir.
  • [FONT:0) immünekonominin ([Dönetici) Emek (Dört:0) Aşılama bariyeri, enfeksiyon, malignite ve nephrooksisite riskini taşıyan hastalar için.
  • [FONT:0) Uzun vadeli komplikasyonları[[Dönetici: 1) Stabilite normu, retinopati, neuropati ve nephropati gibi mikrovasküler komplikasyonların ilerlemesini durdurur.
  • [FONT:0)Yaşamın kalitesini artırmak [DÜDÜT:1] - Hastalar sık sık kalp izleme ve insülin enjeksiyonlarının yükünden serbest kalabilirler, kaygıyı azaltır ve normal günlük aktivitelerine izin verebilir.
  • [FONT:0] Fonksiyonel bir tedavi için değerli ([Dönetici: 1) Cihazın yıllardır viability tutabilmesi ve fibrotik enkapsülasyondan kaçınılması, yakın zamanda restore edilen bir zaman müdahalesi sağlayabilir.

Mevcut Zorluklar ve Sınırlar

On yıllar süren araştırmaya rağmen, biyoartificial pancreas cihazları henüz yaygın klinik kabul elde etmedi. Çeşitli kritik engeller kaldı.

Oksijen Supply ve Islet Viability

Islet hücreleri yüksek oksijen tüketimi oranına sahiptir. Bir enkapsasyon ortamında, oksijen basıncı hayatta kalmak için gerekli olan eşik (parti basıncı <5-10 mmHg), merkezi necrosis ve fonksiyon kaybına yol açan. Strategies to address this include using oksijen-genejen biomalzemeler (e.g., peroksitler, oksijen-permeable silikon), oksijen taşıyıcıları (örneğin, perfluorokarbonlar) veya pre-vaskülerize etmeden önce implant siteyi kullanarak.

Immune Response and Fibrosis

Bu yabancı vücut yanıtı makrofazitler ve immünmodülatör ajanlar tarafından medyaya aktarılan moleküllere de zarar verebilir. Triazolethiomorpholine veya zwitteriyonik hidrojektes kullanan hidroksizoleteler ile kapsüller de bir araya gelebilir.

Retrievability ve Longevity

Makroencapsulation cihazları, komplikasyonlar ortaya çıkarsa tekrartrieval için tasarlanmıştır veya hücreler çalışırsa, ancak mikrokaplar genellikle implantasyon işlemini haklı çıkarmak için genellikle geri dönüşümlüdür. Uzun vadeli performans verileri azdır; en az bir yıldan daha az hayvan çalışmaları göstermiştir.

Hücre Kaynağı Scalability

Kök hücreli incelikli incelikli, tutarlı kalitede ölçeklendirmek zor. Farklılaştırma verimliliği, beta hücrelerin saflaştırılması ve toplu-to-batch yetisinin ele alınması gerekir. Milyonlarca hasta için milyarlarca hücre üretimi önemli olabilir. Biyoreactor kültüründeki ilerlemeler ve otomatik enkapsülasyonlar devam etmektedir.

Cerrahi ve Klinik Bütünleşme

Biyoartificial pancreas, özellikle büyük bir makrodevice, enfeksiyon, kanama ve cihaz göçü riskleri taşıyan cerrahi bir prosedür gerektirir. En iyi implant sitesini yeniden tanımlamak - subkuaneal, veya omental - hala tartışmalıdır. Cihaz ayrıca mevcut diyabet izleme araçlarıyla uyumlu olmalıdır ve hastalar hatayı tanıma konusunda eğitilmelidir (örneğin, hiperglyemisiyonun hızlı başlangıcı).

Son gelişmeler ve Klinik Denemeler

Çeşitli kuruluşlar klinik testlere gelişmiş biyoartificial pancreas teknolojisi sahiptir, insanlardaki konsept kanıtı sağlar.

ViaCyte's PEC-Encap (Encaptra) Device

ViaCyte, şimdi Vertex İlaçlarının bir iştiraki, PEC-Encap cihazı kök hücreli penaltı hücreler içeren bir cihaz geliştirdi. Erken farfaz denemelerinde, bu hücreler implantasyondan sonra insülin üreten hücrelere olgunlaşmış ve hastalar tespit edilebilir C-peptid seviyelerini gösterdi. Ancak, bağışıklık yanıtı daha fazla biyofik aşırı uçarak işlev kaybına yol açtı.

Vertex VX-880

Vertex'in VX-880 yaklaşımı, immünekonominin altında bulunan portala ven'e (fikal bir cihaz değil) tamamen ayırt edici versiyonlar (örneğin, VX-2) de bazı hastalarda immüneoterapinin erken sonuçları göstermiştir.

Beta O2 Teknolojileri

İsrail şirketi Beta O2, iki yıla kadar oksijen şarj cihazı içeren makroencapsülasyon cihazı geliştirdi. Cihazın günlük oksijen geri çekilmesi ve hastanın günlük olarak yeniden doldurulması gereken dış oksijen kartuşunu kullanması gerekir.Bir Aşama I/II denemesinde, cihaz iki yıla kadar 1 diyabet hastasının işlevini korudu.

Canlı Hücre Teknolojileri (Diatranz Otsuka)

Bu Yeni Zelanda merkezli şirket, neonatal porcine kullanarak denemeler gerçekleştirdi, ancak ev sahibi yanıtlar nedeniyle zamanla etkilenen. Kapsüller intraperitonal hastalarda implante edildi. Bazı hastalar glycemic kontrolde gelişmeler gösterdi ve hipoglisemitik olaylardan dolayı, ancak etki zamanla azaldı.

Future Yol ve İnovasyonlar

Bir sonraki biyoartificial pancreas cihazları, mevcut sınırlamaların üstesinden gelmek için birçok gelişen teknolojiyi entegre edecektir.

Gelişmiş Biyomalzemeler ve Kaplamalar

Ultra-thin kontraseptürleri, her bir izoleksiyonu tamamen kapsayan ve protein adsorpsiyonunu ve hücre adhesionunu gösteren tüm kaplamalar, düzenleyici T hücreleri veya mesenchymal stromal hücreleri taşıyan kapsülü de araştırır.

Entegre Oksijen Nesil

Dış redüksiyon olmadan yeterli oksijen sağlamak için, araştırmacılar elektrokimyasal su bölünmesine veya oksijen üretmesine dayanan içsel oksijen üreten sistemler geliştiriyorlar. Başka bir yaklaşım, hemoglobin veya myoglobin gibi oksijen taşıyıcılarını ayda sürekli olarak ekleyebilmektir.

Immune Evasion via Cell Engineering

Stem-cell-derived islets, alıcının bağışıklık sistemini bile ele geçirmeden önce düzenlenebilir. Bu hücreler hem bağışıklık hem de oksijen zorluklarını aşabilir.

Akıllı Sorumluluk Sistemleri

Future cihazları, şeker, insülin ve inflamasyon işaretlerini izleyen biyosensors içerebilir. kapalı-loop kontrol sistemi bir rezervuardan insülin serbest bırakabilir veya uyarılandırıcı aktiviteyi hafif veya ultrason ile bitirebilir. Mikroelektronik pankreasyonlar kavramı, mikroelektronik ile çift beta hücreleri ortaya çıkmaktadır.

Demerkezli Üretim ve Nokta-Care Prodüksiyon

Biyoartificial pancreas cihazları dünya çapında erişilebilir hale getirmek için, üretim süreçleri basitleştirilmiş olmalıdır. Otomatik hücre kültürü, 3D baskı kullanarak mikrozenkapsülasyon ve yapay zeka ile üretim tesisinde üretim sağlayabilir.Bir tek cihaz, bir haftadan daha az bir sürede üretilen bir pluripotent kök hücrelerden üretilebilir.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Biyoartificial pancreas cihazları yenidenjeneratif tıp, malzeme bilimi ve biyomühendislik hücreleri koruyucu encaplarasyonla birleştirerek, immünoterapistlerin yükünü geri yüklemeye yönelik bir yol sunarlar. Önemli engeller kalırken - oksijen tedariki, yabancı vücut yanıtı ve hücre kaynaklı ölçeklenebilirlik - Bu sorunların hızı, milyonlarca hipotezin kanıtlanmasıyla birlikte, bağışıklık-evasif kök hücreleri ile birlikte, gelişmiş kaplamalar ve diğer bir sonraki nesil tasarımları sunar.

Son gelişmeler hakkında daha fazla okuma için, [[DinDÜyetim:0)H bilgi islet transplantı), [[Dönetici Araştırma Enstitüsü'nün biyoartificial pancreas araştırma) ve [Dörtilmiş hücre tedavilerine ilişkin ayrıntılı bilgi [FLT: 5).