3D打印技术突破：生物工程胰岛保持形状和功能，存活率达90%

2025年7月1日，南极熊获悉，来自维克森林大学和迈阿密大学的研究人员开发出一种利用海藻酸盐和脱细胞胰腺组织制成的生物墨水，并通过3D打印制备出能够产生胰岛素的人工胰岛组织。这项研究成果已在2025年欧洲器官移植大会（ESOT）上发表。

相关研究成果以题为“Scalable 3D Bioprinting of HumanIslets in a Pancreatic Decellularized Extracellular Matrix-Enriched Bioink forBeta-Cell Replacement Therapy”的论文发表在bioRxiv上，由维克森林大学医学院的Quentin Perrier博士领导。

论文链接：https://doi.org/10.1101/2025.06.06.658360

研究团队构建了致密的胰岛簇，这些簇能够随着时间的推移保持形状和功能。与目前将细胞输送到肝脏且失败率较高的胰岛移植技术不同，这种方法旨在用于皮下植入。

手术要求极低，只需局部麻醉和小切口，这使得手术更容易耐受，疗效也更稳定。值得注意的是，他们打印的构建体在三周内保持活力并对葡萄糖有反应，证明了利用3D打印技术生产功能性胰岛，用于未来1型糖尿病的植入治疗是可行的。

Perrier 博士告诉MedicalXpress：“我们的目标是重建胰腺的自然环境，以便移植的细胞能够存活并更好地发挥功能。”

△使用浓度为 10,000 IEQ/mL 的 HI 生物墨水打印的模型。图片来自维克森林大学。

迈向皮肤植入式糖尿病治疗

为了确保胰岛细胞在打印过程中能够存活，研究人员通过调整机械设置来降低施加在细胞上的压力。打印压力为 30 kPa，速度为 20 mm/min，这有助于保护这些脆弱细胞簇的结构完整性。

打印后测试表明，超过90%的细胞仍然保持活力，并且胰岛持续对葡萄糖作出反应，释放胰岛素。产生的胰岛素量超过了传统的胰岛制剂，表明功能保留水平较高。

打印的胰岛具有内部孔隙设计，使营养物质和氧气能够在整个结构内高效流动。这一特性有助于维持细胞活力，并支持植入后长期功能所需的组织整合。改善的流动条件也促进了早期血管的形成，这对于植入细胞簇的存活至关重要。

在为期21天的观察期内，这些结构保持了形状和功能。它们没有聚集或坍塌，这些问题曾困扰着早期生产类似结构的努力。研究团队认为，使用真正的人类胰岛细胞而非动物来源的细胞，标志着在开发能够更直接应用于临床治疗的疗法方面迈出了一步。

正在进行的实验包括在动物模型上测试打印的胰岛，以了解它们植入后的表现。研究人员还在评估包括冷冻保存在内的储存技术，以确定如何保存和运输打印的组织。此外，他们正在努力使这一过程适应胰岛素分泌细胞的替代来源，包括来自干细胞和猪捐赠者的细胞。

尽管该方法仍处于早期研发阶段，但它为日常胰岛素治疗提供了一种可能的替代方案。需要进一步研究来评估打印的胰岛在生物系统中的表现。论文的主要作者说道：“如果临床试验证实了有效性，它将改变全球数百万人的治疗方案和生活质量。”

改善糖尿病护理

3D 打印正在迅速成为重塑我们治疗和监测糖尿病方式的有力工具，使护理更加个性化和持久。

早在2022年，加拿大3D生物打印公司Aspect Biosystems就与JDRF合作，开发了一种旨在治疗1型糖尿病的3D生物打印组织疗法。目标是制造一种基于细胞的植入物，以恢复胰岛素的产生，从而有可能消除每日注射的需要。

△RX1生物打印机的微流体打印头。图片来自Aspect Biosystems。

在JDRF提供的资金和数十年的研究专业知识的支持下，此次合作有望加速人体试验的进展。虽然方法的具体细节仍未公开，但它的核心是通过工程组织修复胰腺功能，为1型糖尿病更持久、侵入性更低的治疗提供了一条充满希望的途径。

在印度，BITS 海得拉巴分校的研究人员开发了一种低成本、非侵入式的设备，通过分析汗液中的葡萄糖和乳酸水平来监测糖尿病。研究团队利用 3D 打印技术、二氧化碳激光技术和自行提取的石墨烯电极，研制出了一种便携式传感器，采用电化学发光原理，在汗液引发的化学反应下发光。

这种光的强度被用来测量乳酸浓度，机器学习提高了读数的精度。这种设备设计为通过应用程序与智能手机连接，目前正在进行可穿戴式改造，预计在报告发布时，将在6至9个月内实现商业化推广。