麻省理工学院的安妮·特拉顿 麻省理工学院的工程师设计了一种方法，将结晶的免疫抑制药物结合到携带封装胰岛细胞的装置中，这种方法可以将它们植入体内，作为糖尿病的长期治疗方法
信用:黑幕法拉 当医疗器械植入体内时，免疫系统经常攻击它们，在器械周围产生疤痕组织
这种被称为纤维化的组织堆积会干扰设备的功能
麻省理工学院的研究人员现在想出了一种防止纤维化发生的新方法，通过在设备中加入结晶的免疫抑制药物
植入后，药物缓慢分泌，抑制装置周围区域的免疫反应
麻省理工学院和波士顿儿童医院博士后、该研究的第一作者之一Shady Farah说:“我们开发了一种结晶药物配方，可以针对参与移植排斥反应的关键参与者，在局部抑制它们，并使该装置能够工作一年以上。”他很快开始了新的工作，担任沃尔夫森化学工程学院和以色列理工学院罗素贝里纳米技术研究所的助理教授
研究人员表明，这些晶体可以显著提高包裹的胰岛细胞的性能，它们正在开发一种治疗1型糖尿病患者的可能方法
这种晶体也可应用于各种其他可植入医疗设备，如起搏器、支架或传感器
前麻省理工学院博士后乔舒亚·多罗夫(Joshua Doloff)现在是生物医学和材料科学工程助理教授，也是约翰·霍普金斯大学医学院转化组织工程中心的成员，他也是这篇论文的主要作者，这篇论文发表在6月24日的《自然材料》杂志上
丹尼尔·安德森是麻省理工学院化学工程系的副教授，也是麻省理工学院科赫癌症综合研究所和医学工程与科学研究所(IMES)的成员，他是这篇论文的资深作者
结晶药物 安德森的实验室是许多研究小组中的一员，致力于研究封装胰岛细胞并将其移植到糖尿病患者体内的方法，希望这些细胞能够取代患者无功能的胰腺细胞，并消除每日胰岛素注射的需要
纤维化是这种方法的主要障碍，因为疤痕组织会阻碍胰岛细胞获得氧气和营养
在2017年的一项研究中，安德森和他的同事们表明，系统施用一种阻断细胞对一种叫做脑脊液-1的蛋白质的受体的药物，可以通过抑制对植入设备的免疫反应来防止纤维化
这种药物的目标是被称为巨噬细胞的免疫细胞，巨噬细胞是引发导致纤维化的炎症的主要细胞
“这项工作的重点是确定下一代药物靶点，即哪些细胞和细胞因子对纤维化反应至关重要，”多洛夫说，他是这项研究的主要作者，法拉也参与了这项研究
他补充道，“在知道了我们必须以什么为目标来阻断纤维化，并筛选出这样做所需的候选药物之后，我们仍然必须找到一种复杂的方法来实现尽可能长时间的局部给药和释放
" 在这项新的研究中，研究人员开始寻找一种方法，将药物直接装载到植入式设备中，以避免给患者服用会抑制其整个免疫系统的药物
安德森说:“如果你体内植入了一个小装置，你不想让你的整个身体暴露在影响免疫系统的药物中，这就是为什么我们一直对创造从装置本身释放药物的方法感兴趣。”
为了实现这一目标，研究人员决定尝试将药物结晶，然后将它们整合到设备中
这允许药物分子被非常紧密地包装，允许药物释放装置被小型化
另一个优点是晶体需要很长时间才能溶解，允许长期给药
并非每种药物都容易结晶，但研究人员发现，他们使用的CSF-1受体抑制剂可以形成晶体，他们可以控制晶体的大小和形状，这决定了药物在体内分解一次需要多长时间
法拉说:“我们表明，药物释放非常缓慢，并且处于受控状态。”
“我们将这些晶体放入不同类型的设备中，并展示了在这些晶体的帮助下，我们可以让医疗设备得到长时间的保护，让设备保持正常运行
" 包裹的胰岛细胞 为了测试这些药物晶体制剂是否能提高胶囊化胰岛细胞的效力，研究人员将药物晶体掺入0
他们用直径5毫米的藻酸盐球来包裹细胞
当这些球体被移植到糖尿病小鼠的腹部或皮下时，它们在一年多的时间里保持无纤维化
在此期间，小鼠不需要注射任何胰岛素，因为胰岛细胞能够像正常胰腺一样控制血糖水平
“在过去的三年多里，我们的团队在自然杂志上发表了七篇论文——这是第七篇——阐明了生物相容性的机制，”大卫·兰格说
麻省理工学院科赫研究所教授，该论文的作者
“这些包括对所涉及的关键细胞和受体的理解，最佳的植入物几何形状和在体内的物理位置，现在，在这篇论文中，可以赋予生物相容性的特定分子
综上所述，我们希望这些论文将为新一代治疗糖尿病和其他疾病的生物医学植入物打开大门
" 研究人员认为，通过改变药物晶体的结构和组成，应该有可能制造出比他们在这些实验中研究的更持久的晶体
这种制剂也可用于防止其他类型的可植入装置的纤维化
在这项研究中，研究人员表明，晶体药物可以掺入PDMS，一种经常用于医疗设备的聚合物，也可以用于涂覆葡萄糖传感器和肌肉电刺激设备的组件，包括塑料和金属等材料
安德森说:“它不仅对我们的胰岛细胞治疗有用，还可以帮助许多不同的设备长期工作。”
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