Исследователи из Швеции разработали микроскопическое устройство для имплантации в глаз, которое открывает новые возможности для клеточной терапии, в том числе при сахарном диабете. Результаты работы, выполненной специалистами KTH Royal Institute of Technology и Karolinska Institutet, были опубликованы в журнале Advanced Materials в октябре 2023 года.
Трехмерное печатное устройство предназначено для размещения инсулин-продуцирующих клеток поджелудочной железы и электронных сенсоров. Сотрудничество между двумя институтами позволило обеспечить точное позиционирование микроорганов — островков Лангерганса — внутри глаза без использования швов. Данная технология рассматривает глаз как платформу для клеточной терапии, в частности при диабете 1 или 2 типа.
Анна Херланд (Anna Herland), старший преподаватель Отдела бионанотехнологий SciLifeLab при KTH и исследовательского центра AIMES (KTH и Karolinska Institutet), пояснила, что глаз является идеальной локацией для такого имплантата из-за низкого содержания иммунных клеток, которые обычно негативно реагируют на начальном этапе имплантации. Кроме того, прозрачность роговицы позволяет проводить визуальный и микроскопический мониторинг состояния имплантата с течением времени.
Устройство имеет клиновидную форму длиной около 240 микрометров, что обеспечивает его механическую фиксацию в углу передней камеры глаза (между радужкой и роговицей). Данная разработка стала первым примером механического крепления устройства в передней камере глаза.
Вутер ван дер Вейнгарт (Wouter van der Wijngaart), профессор Отдела микро- и наносистем KTH, отметил: «Мы создали медицинское устройство, удерживающее живые мини-органы в микроклетке, и применили технику дверцы-клапана, чтобы избежать необходимости дополнительной фиксации».
В экспериментах на мышах устройство сохраняло стабильное положение в живом организме в течение нескольких месяцев. По словам Херланд, микроорганы быстро интегрировались с кровеносными сосудами животного-хозяина и функционировали в соответствии с ожиданиями.
Пер-Улоф Берггрен (Per-Olof Berggren), профессор экспериментальной эндокринологии Karolinska Institutet, внёс свой многолетний опыт трансплантации островков Лангерганса в переднюю камеру глаза мышей. Берггрен подчеркнул: «Текущее устройство уникально и, среди прочего, станет основой для дальнейшей разработки интегрированной микросистемы для изучения функции и выживаемости островков Лангерганса в передней камере глаза. Это также имеет большое трансляционное значение, так как трансплантация островков Лангерганса в переднюю камеру глаза человека уже является предметом клинических испытаний у пациентов с диабетом».
По словам Херланд, данная технология решает важную проблему развития клеточной терапии, включая лечение диабета, — она устраняет необходимость в инвазивных методах мониторинга функции трансплантата и ведения пациентов, что критически важно для долгосрочного успеха трансплантации. «Наша работа — первый шаг к созданию передовых медицинских микроустройств, способных как локализовать, так и контролировать функцию клеточных трансплантатов. Наша конструкция позволит в будущем интегрировать и использовать более сложные функции устройств, такие как встроенная электроника или контролируемое высвобождение лекарств», — заключила она.
Источник: Hanie Kavand et al, 3D Printed Biohybrid Microstructures Enable Transplantation and Vascularization of Microtissues in the Anterior Chamber of the Eye, Advanced Materials (2023). DOI: 10.1002/adma.202306686
