最佳尺寸和形状导致更好的医疗植入物

构成该图像中的球体的糖聚合物旨在打包和保护特殊工程化的细胞，这些细胞可以产生药物和抗击性疾病。在现场，他们必须保持由身体的自然防御系统未被发现。然而，球体表面上的红色标记表明免疫细胞（蓝色/绿色）已经发现了这些入侵者并开始阻止它们从身体的其余部分关闭。通过球形的几何和化学的进一步实验将导致更好的隐形性覆盖和更持久的保护对这些细胞的工厂的保护。

在一个新出版的研究中，来自麻省理工学院的科学家揭示了植入装置的几何形状对身体如何容忍它们的影响。

可以植入体内用于药物递送，组织工程或感测的生物医学装置可以帮助改善许多疾病的治疗。然而，这种装置通常很容易受到免疫系统的攻击，这可能会使它们无用。

一支麻省理工学院研究人员已经提出了一种减少这种免疫系统拒绝的方法。在一项研究组出现在5月18日问题的自然材料中，他们发现可植入装置的几何形状对身体如何容忍它们的影响有重大影响。

虽然研究人员预计较小的设备可能更好地避免免疫系统，但他们发现较大的球形装置实际上更好地保持其功能并避免瘢痕组织累积。

“我们对植入物的尺寸和形状感到惊讶地影响其对免疫反应的触发。塞缪尔A. Goldblith Comblediate表示，它所制成的谜题仍然是难题的重要拼图，但事实证明你真的想要挑选正确的尺寸和形状。“Daniel Anderson说，Daniel Anderson说麻省理工学院的化学工程系教授，MIT Koch综合癌症研究所和医学工程研究所和科学研究所（IMES）和论文的高级作者。

研究人员希望利用这种洞察力进一步开发一种可以模仿胰腺功能的可植入装置，可能为糖尿病患者提供长期治疗。它也可以适用于用于治疗许多其他疾病的设备。

“我相信这里取得的理解将帮助科学家不仅前进，不仅在创造更好的植入物到有一天对待糖尿病，而且还可以帮助设计任何类型的人类或动物植入物治疗或诊断疾病，”研究作者Robert Langer说，David H. Koch Institute教授和科赫研究所，IMES和化学工程系。

本文的牵头作者是Koch Institute Postdocs Omid Veiseh和Joshua Doloff，以及Minglin Ma，这是一个前Koch Institute Postdoc，他们现在是康奈尔大学助理教授。

植入细胞

这项研究从研究人员努力增加了几年前开始的人为胰腺。该目标是在藻酸盐制成的颗粒中递送包封的胰岛细胞 - 在藻类 - 或另一种材料中自然发现的多糖。这些植入细胞可以取代患者的胰岛细胞，其在I型糖尿病中是无官能的。

就像正常的胰岛细胞一样，这些细胞会感测血液中的糖水平并分泌适量的胰岛素以吸收糖，消除了对胰岛素注射的需要。但是，如果疤痕组织包围植入的细胞，他们就无法完成工作。

“这些可植入装置的目的是保护细胞免受免疫系统，但允许它们保持活力并继续运作，”Anderson说。

研究人员用两种尺寸的标准测试球体 - 0.5和1.5毫米直径。在糖尿病小鼠的测试中，将球体植入腹腔内，研究人员跟踪了它们准确响应葡萄糖水平变化的能力。用较小的球体制备的装置完全被瘢痕组织包围，并在大约一个月后失败，而较大的装置未被拒绝并继续运作超过六个月。

较大的球体也逃避了非人印象的试验中的免疫应答。在皮肤下植入的较小的球体仅在两周后被瘢痕组织吞噬，而较大的球体仍然澄清长达四周。“我们在较大直径球体的所有表面上观察到更少的免疫细胞，”Doloff说。

“当我们第一次获得这种数据时，它是违反直觉的，”安德森说。“有理由思考你有这些小小珠子，他们会引起少的回应，但情况并非如此。”

这种效果不仅具有藻酸盐，还具有由不锈钢，玻璃，聚苯乙烯和聚己内酯制成的球体，一种聚酯。

“我们意识到，无论材料的组成是什么，这种效果仍然存在，这使得它更令人兴奋，因为它更广泛，”Veiseh说。

“令人印象深刻的是，这是一个非常系统的研究，”哈佛大学干细胞和再生生物学系主席道格拉斯梅尔顿说，他们没有参与研究。“他们以一种非常系统的方式比较了尺寸和形状和材料，因此非常彻底。他们来到了一个很好，简单，有趣的结论，即一个人应该使球体至少为1.5毫米直径。“

尺寸和形状

研究人员认为，这种发现可能适用于任何其他类型的植入装置，包括药物输送车辆和葡萄糖和胰岛素的传感器，这也可能有助于改善糖尿病治疗。优化粒度和形状还可以帮助指导科学家们在发展其他类型的可植入细胞中，以治疗糖尿病以外的疾病。

“对于人们想要制作的这些设备中的任何一个，仔细思考它们的大小和形状可能很重要，”安德森说。

该研究由青少年糖尿病研究基金会资助，Leona M.和Harry B. Helmsley慈善信托基金会，国家卫生研究所，Koch Institute支持国家癌症研究所，以及Tayebati家族基金会。Veiseh也得到了国防部的支持。

出版物：（印刷品）自然材料

图像：由研究人员礼貌