摘要：可植入体内作为药物释放、组织工程或检测的生物医学器件有助于改善多种疾病的治疗。然而，这样的器件经常受到免疫系统的攻击导致起不到作用。一项新研究显示，可植入器件的几何结构对人体接纳它们的程度有着重要的影响。

 

图中球体由糖聚合物组成，用于包覆及保护特定细胞以产生药物抵抗疾病。在现场，它们必须保持不被人体自然防御系统察觉。然而，球体表面的红色标记表明免疫细胞（蓝色/绿色）发现了这些入侵者，并开始从身体其他部位进行阻止。有关球体几何结构及化学性质的进一步实验将导致更好的隐身以及更持久的保护这些细胞工厂。（图片由研究人员提供）

可植入体内作为药物释放、组织工程或检测的生物医学器件有助于改善多种疾病的治疗。然而，这样的器件经常受到免疫系统的攻击导致起不到作用。

麻省理工学院（MIT）的一个研究团队设计了一个减少免疫排斥的方法。该研究发表在5月18日的《自然·材料》（Nature Materials）上。他们发现植入器件的几何结构对人体接纳它们的程度有着重要的影响。

虽然研究人员预计尺寸越小的器件越能更好的躲避免疫系统，但他们发现实际上较大的球状器件能够更好的保持其功能并避免形成疤痕组织。

“对于植入物的尺寸和形状可以影响其触发免疫反应如此之大，我们感到惊讶。它是由什么组成的仍然是不解之谜，但这表明如果真的想要疤痕组织的量最小，需要选择合适的尺寸和形状。” MIT化学工程系Samuel A. Goldblith 副教授、MIT综合癌症研究Koch研究所（MIT's Koch Institute for Integrative Cancer Research）和医学工程与科学研究所（Institute for Medical Engineering and Science (IMES)）成员、该论文通讯作者Daniel Anderson如是说。

研究人员希望进一步发展可模拟胰腺功能的可植入器件，有望为糖尿病患者提供长期治疗。这也可能适用于治疗其他多种疾病。

“我相信此处获得的解释不仅仅将帮助科学家有朝一日治疗糖尿病创造出更好的植入物迈进一步，而且还将有助于设计用于治疗或诊断疾病的任何形式的人体或动物植入物。” MIT David H. Koch研究所教授、Koch研究所（Koch Institute）、IMES以及化学工程系（Department of Chemical Engineering）成员、该研究作者Robert Langer如是说。

该论文的共同第一作者分别是Koch研究所（Koch Institute）博士后Omid Veiseh和Joshua Doloff，以及前Koch研究所（Koch Institute）博士后、现康奈尔大学（Cornell University）助理教授Minglin Ma。

植入细胞（Implanting cells）

这项研究开始于几年前，经过研究人员的不断努力构建了一个人工胰腺。研究目标是提供由藻酸盐（一种发现于自然藻类的多糖）组成的颗粒或其他材料封装的胰岛细胞。这些移植的细胞可取代I型糖尿病患者体内无功能的胰岛细胞。

就像正常的胰岛细胞，这些细胞可感知血液中的糖含量，并分泌适量的胰岛素以吸收糖，减少注射胰岛素的需要。然而，一旦疤痕组织包覆植入细胞，它们将不再有用。

“这些植入器件的作用是保护细胞免受免疫系统排斥，使其存活并继续发挥作用。”Anderson说。

研究人员测试了两种尺寸的球体——直径0.5毫米和1.5毫米。在糖尿病小鼠试验中，这些球体被植入到腹腔中，研究人员对其精确感应血糖水平变化的能力进行跟踪。由更小球体制得的器件完全被疤痕组织包覆且在约1个月后失效，而由较大球体构成的器件持续有效6个月以上。

较大球体器件在非人类的灵长类动物中的测试也显示其不受免疫反应。仅仅两周，植入皮肤下的较小球体就被疤痕组织吞没，而较大球体能保持长达四周。“我们观察到较大球体所有表面的免疫细胞少了一个数量级。”Doloff说。

“我们第一次获得这个数据时觉得那是有违直觉的。”Anderson说，“有理由认为小颗粒会引起的反应也更小，但事与愿违。”

这种效应不仅在藻酸盐中发现，在由不锈钢、玻璃、聚苯乙烯以及聚己内酯（一种聚酯）组成的球体中也发现了。

“我们意识到，无论材料的成分是什么，这种效应都存在，让人更加兴奋的是因为这是具有归纳性。”

尺寸和形状（Size and shape）

研究人员认为这一发现可应用于其他任何类型的可植入器件，包括药物输送赋形剂、葡萄糖及胰岛素传感器，也可有助于改善糖尿病治疗。优化颗粒尺寸和形状也有助于指导科学家发展用于治疗除糖尿病以外的其他疾病的不同类型的植入细胞。

“想要做任何这种器件，都需要仔细考虑他们的尺寸及形状，这可能是非常重要的。”Anderson如是说。

新材料在线编译整理——翻译：菠菜      校正：摩天轮