哈佛大學(xué)研究人員領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)研究小組說，它已經(jīng)將微流控技術(shù)和人類胰島素產(chǎn)生性β細(xì)胞整合在了一個(gè)胰島上?？茖W(xué)家稱，這種新設(shè)備使科學(xué)家更容易在將胰島素產(chǎn)生細(xì)胞移植到患者體內(nèi)，測(cè)試胰島素刺激性化合物以及研究糖尿病的基本生物學(xué)之前對(duì)其進(jìn)行篩選。

凱文·凱特·帕克(Kevin Kit Parker)博士表示，芯片胰島的設(shè)計(jì)靈感來自人類胰腺，胰島中的胰島從血液中連續(xù)獲取有關(guān)葡萄糖水平的信息流，并根據(jù)需要調(diào)整其胰島素的產(chǎn)生，哈佛大學(xué)塔爾家族生物工程與應(yīng)用物理學(xué)教授。

“如果我們想治愈糖尿病，我們必須恢復(fù)一個(gè)人自身制造和傳遞胰島素的能力，” Xander大學(xué)干細(xì)胞與再生生物學(xué)教授，哈佛大學(xué)干細(xì)胞研究所(HSCI)聯(lián)合主任Douglas Melton博士補(bǔ)充說。 )。胰腺中產(chǎn)生的β細(xì)胞具有測(cè)量糖分和分泌胰島素的作用，通常它們做得很好。但是在糖尿病患者中，這些細(xì)胞無法正常運(yùn)行。現(xiàn)在，我們可以使用干細(xì)胞為它們制造健康的β細(xì)胞。但是，像所有移植一樣，要確保其能夠安全工作還涉及很多方面。”

將β細(xì)胞移植到患者體內(nèi)之前，必須對(duì)其進(jìn)行測(cè)試，以查看它們是否正常運(yùn)行。目前執(zhí)行此操作的方法基于1970年代的技術(shù)：給細(xì)胞葡萄糖以引發(fā)胰島素反應(yīng)，收集樣品，添加試劑，并進(jìn)行測(cè)量以查看每個(gè)細(xì)胞中存在多少胰島素。手動(dòng)過程需要更長的時(shí)間來運(yùn)行和解釋。

新的自動(dòng)化微型設(shè)備在《芯片實(shí)驗(yàn)室》雜志上發(fā)表的論文(“ 為可擴(kuò)展制造而設(shè)計(jì)的微芯片人類胰島中的同步刺激和連續(xù)胰島素感應(yīng) ”)進(jìn)行了描述，可實(shí)時(shí)提供結(jié)果，可以加快臨床決策的速度。

糖尿病患者的胰島β細(xì)胞功能受損，通常通過測(cè)量葡萄糖刺激過程中的胰島素分泌來評(píng)估。傳統(tǒng)上，葡萄糖刺激的胰島素分泌的測(cè)量涉及手動(dòng)液體處理，異質(zhì)刺激傳遞以及需要大量胰島和處理時(shí)間的酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定。盡管已經(jīng)開發(fā)出微流體設(shè)備來解決其中的一些局限性，但是由于采用微流體設(shè)備的學(xué)習(xí)曲線以及大多數(shù)設(shè)備材料與大規(guī)模生產(chǎn)的不兼容，傳統(tǒng)的胰島檢測(cè)方法仍然是最常見的方法。我們?cè)O(shè)計(jì)并制造了一種與商業(yè)化制造方法兼容的熱塑性，微流控芯片胰島芯片，可實(shí)現(xiàn)胰島加載，刺激和胰島素感應(yīng)的自動(dòng)化。

通過將人類尸體胰島的懸浮液流到芯片上，我們確認(rèn)了胰島的自動(dòng)捕獲。熒光葡萄糖跟蹤表明刺激的傳遞是在兩分鐘的窗口內(nèi)同步的，與捕獲的胰島的存在或大小無關(guān)。通過自動(dòng)化的片上免疫測(cè)定連續(xù)感測(cè)胰島素分泌，并通過熒光各向異性定量。通過將可擴(kuò)展的制造材料，在線，連續(xù)的胰島素測(cè)量以及精確的時(shí)空刺激整合到易于使用的設(shè)計(jì)中，“芯片上的小島”應(yīng)該加快研究和開發(fā)有效的糖尿病治療的努力。”

“我們的設(shè)備將胰島排成獨(dú)立的線，同時(shí)向每個(gè)胰島輸送一脈沖的葡萄糖，并檢測(cè)產(chǎn)生多少胰島素，”論文的第一作者，帕克實(shí)驗(yàn)室的博士候選人亞倫·格利伯曼指出。“它在同一流路中結(jié)合了葡萄糖刺激和胰島素檢測(cè)功能，因此可以迅速為臨床醫(yī)生提供可操作的信息。該設(shè)計(jì)還使用了適合大規(guī)模生產(chǎn)的材料，這意味著更多的人將能夠使用它。”

帕克解釋說：“芯片上的胰島使我們能夠監(jiān)測(cè)捐贈(zèng)或制造的胰島細(xì)胞如何釋放胰島素，就像體內(nèi)的細(xì)胞一樣。” “這意味著我們可以朝著糖尿病的細(xì)胞療法取得重大進(jìn)展。該設(shè)備使篩選刺激胰島素分泌的藥物，測(cè)試干細(xì)胞衍生的β細(xì)胞以及研究胰島的基本生物學(xué)變得更加容易。那里沒有其他質(zhì)量控制技術(shù)可以這么快和準(zhǔn)確地做到這一點(diǎn)。”

共同作者邁克爾·羅珀(Michael Roper)博士說：“看到我們實(shí)驗(yàn)室測(cè)量胰島功能的方法從單個(gè)細(xì)胞發(fā)展到更大的細(xì)胞群，并整合到可以在社區(qū)中廣泛使用的設(shè)備中，真是令人興奮。”佛羅里達(dá)州立大學(xué)教授，其實(shí)驗(yàn)室專注于胰島的基礎(chǔ)生物學(xué)。“現(xiàn)在，我們擁有集成了葡萄糖輸送，胰島定位和捕獲，試劑混合和胰島素檢測(cè)功能的設(shè)備，所需試劑大大減少。因此，實(shí)驗(yàn)室可以使用它以更短，更容易的過程以相同的成本進(jìn)行更多的實(shí)驗(yàn)。”

“我的主要興趣是糖尿病本身;該研究的第一作者，Parker實(shí)驗(yàn)室的博士后研究員本杰明·波普(Benjamin Pope)博士指出：“我家里的所有成年人都患有2型糖尿病，這就是我將科學(xué)作為職業(yè)的原因。” “看到這項(xiàng)技術(shù)用于糖尿病研究和移植篩查，我感到非常激動(dòng)，因?yàn)樗梢詾樘悄虿√峁┘?xì)胞療法。

“這也是許多不同技術(shù)的完美結(jié)合。自動(dòng)胰島捕集技術(shù)背后的物理原理，微流體技術(shù)，實(shí)時(shí)傳感器以及作為其基礎(chǔ)的生物化學(xué)，電子和數(shù)據(jù)采集組件，甚至是軟件。整個(gè)設(shè)備和操作系統(tǒng)集成了來自不同領(lǐng)域的許多東西，我在此過程中學(xué)到了很多東西。”

除了將其應(yīng)用于糖尿病外，該設(shè)備還有望與其他組織和器官一起使用。Glieberman補(bǔ)充說：“我們可以修改核心技術(shù)，以感知一系列微生理系統(tǒng)的功能。” “具有連續(xù)檢測(cè)細(xì)胞分泌物的能力，我們希望使探索細(xì)胞如何使用蛋白質(zhì)信號(hào)進(jìn)行交流的過程變得更加容易。這項(xiàng)技術(shù)最終可能會(huì)對(duì)診斷和治療的動(dòng)態(tài)健康指標(biāo)產(chǎn)生新的見解。”