核壳结构胰岛细胞微胶囊的制备及应用

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目的胰岛移植是治疗糖尿病的一种很有前途的方法,但是该方法存在一定的局限,其中主要有免疫排斥和胰岛移植过程中的胰岛损伤。水凝胶在细胞替代疗法中用来缓解一些长期存在的挑战,如提供免疫隔离,提高细胞活性等。本研究旨在探索胰岛包裹的新方法,特别强调对水凝胶的结构设计,以提供一个合适的细胞外微环境来改善细胞状态,达到免疫隔离,提高移植效果。方法采用同轴静电喷雾法制备核壳结构多孔微胶囊,收集微胶囊对其进行光镜电镜的表征。在内相中加入β细胞,制备核壳结构载细胞微胶囊,收集并培养,在第1、3、5、7天进行钙黄绿素和碘化丙啶的荧光染色。采用放免试剂盒法检测封装细胞和未封装细胞的胰岛素分泌功能。使用单次大剂量(150mg/kg)链脲佐菌素(STZ)腹腔注射到C57BL/6雄性小鼠造模,并随机分成3组,分别为糖尿病组(假手术组),细胞组和载细胞微胶囊组,每组6-8只。在网膜处移植2x10~6个细胞量。移植后监测体重、血糖变化。在移植一周后对各组小鼠进行腹腔注射糖耐量实验(IPGTT),记录血糖变化。三周后处死小鼠,留取移植物和胰腺。苏木素-伊红染色法和免疫荧光法观察小鼠移植物和胰腺组织的病理变化。结果通过同轴静电喷雾法可大量制备核壳结构大小均一的核壳结构载细胞微胶囊。在培养的第1、3、5、7天,细胞染色显示存活率大于90%。未封装的细胞和封装的细胞均有良好的胰岛素分泌功能,且两组的功能没有统计学差异,P>0.05。移植的两组小鼠在前3天均显示良好的降血糖效果,第3天后细胞组血糖开始升高,微胶囊组随机血糖保持在9 mmol/L左右。IPGTT结果显示载细胞微胶囊组有较好的降血糖效果,曲线下面积最小,且和细胞组有统计学差异,P<0.05。细胞组的小鼠体重明显降低,且低于其他两组,微胶囊组的体重稍有上升。H&E结果显示糖尿病组的网膜组织为正常脂肪组织;细胞组网膜组织与周围粘连,且细胞密度增加;微胶囊组网膜组织正常,且可见微胶囊于网膜中。结论同轴静电喷雾法制备的水凝胶β细胞微胶囊,在保证β细胞胰岛素分泌功能的同时,显著提高了细胞的存活,移植后可降低STZ诱导的糖尿病小鼠的血糖,可使糖尿病小鼠具有良好的葡萄糖反应性。水凝胶封装可以提供免疫隔离和保护移植细胞的作用,且水凝胶具有良好的生物相容性,该微胶囊有应用于临床治疗糖尿病的前景。
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