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摘要糖尿病是我国目前的主要慢性疾病之一，并且呈快速上升趋势。根据2013年的一份全国调查报告，我国成年人口中大约11%的人患有糖尿病；此外，接近36%的人口具有早期糖尿病症状。糖尿病目前尚未有根治的治疗方案。胰岛素注射一直以来是糖尿病人的主要治疗手段,但无法完全阻止并发症的发生发展。因此临床上迫切需要一种治疗严重糖尿病的新手段。<br>　　近年来，胰岛移植作为一型糖尿病的替代性治疗方案在国内外得到了深入的研究和临床尝试。据不完全统计，截止2016年全球有超过1500例胰岛移植的案例，术后的临床追踪也显示该手术风险小、血糖控制效果好。目前术后一年完全脱离胰岛素的比例高达90%，但移植后长期胰岛存活率偏低，是限制其临床进一步发展的主要因素。<br>　　异体移植免疫排斥反应是影响胰岛移植疗效的一个关键因素，在接受胰岛移植治疗的糖尿病病人中，术后免疫系统的反应会导致移植的胰岛细胞功能损失、死亡等，极大降低了胰岛移植的临床治疗效果。为了抑制术后的免疫反应，病人需要长期服用免疫抑制剂，但是，这会给病人带来严重的副作用。<br>　　移植后胰岛所处的全新环境，是影响胰岛移植疗效的另一关键因素。传统的胰岛移植仅仅是将胰岛注射到特定组织器官，如肾脏包膜下和肝门静脉内。但是肾脏包膜下的生物物理环境和胰腺中的环境完全不同，导致植入的胰岛的术后存活、功能恢复都受到很大的限制和损失。<br>　　经过生物工程领域的科研人员不断探索，生物材料和组织工程技术已经被广泛应用于多种组织器官的再生和修复，例如血管、骨骼等。利用各种纳米生物材料对病变的组织细胞进行精准、靶向药物投递，也已经取得了长足的进步，发现可降解的生物高分子材料因为其可通过新陈代谢排出人体外而成为药物投递载具的最佳材料。药物分子可以和人造骨架材料相结合，通过将人造骨架植入病变的组织器官而实现定点、长期的药物释放，同时为细胞和组织提供更好的生长环境。但利用人造骨架技术来提高胰岛移植的临床效果的研究在国内外都极为匮乏。因此我们迫切需要构建一种新型药物释放型人造骨架，并利用此技术在胰岛移植后的初期模拟正常的体内生理微环境，为胰岛细胞的存活、生长提供一个良好平台。继而评估利用该骨架释放促进胰岛细胞再生如Alogliptin、Pioglitzone、MCP-1等，或抑制免疫排异反应的VISTA等药物或因子的作用。<br>　　一、新型药物释放型人造骨架的构建及其理化特性检测<br>　　我们在这一部分中应用纳米生物材料和电纺织技术制备的胰岛细胞包裹人造骨架具有多孔的微观结构、由纳米/微米尺度上的高分子纤维组成，从结构上高度仿真细胞外骨架的生理结构，从而为胰岛细胞的附着、生长、代谢产物的排出、毛细血管的再生等提供了一个优良的微环境。并构建了具有专利的MIP-luc转基因糖尿病小鼠模型，可线性反映胰岛细胞的存活疗效，证明了该小鼠模型在研究纳米生物材料在胰岛移植中作用具有独特的优势。并证明了人造骨架在小鼠模型中对于提高胰岛移植的效用有明显作用。具体表现为人造骨架可以提高移植后胰岛细胞的再生，同时提高胰岛素的分泌，从而达到更快速、有效的降低血糖。<br>　　二、Alogliptin及Pioglitazone释放型人造骨架在同种异体糖尿病小鼠胰岛移植中的作用研究<br>　　我们在这一部分中首先证明了Alogliptin及Pioglitazone药物释放型人造骨架对于促进移植后的胰岛再生有显著疗效。Alogliptin和Pioglitazone作为新型DPP-Ⅳ降血糖药，临床主要用于治疗二型糖尿病。而我们的前期动物试验首次发现，Alogliptin还能显著促进胰岛细胞再生，可应用于胰岛移植领域。但传统的药物投递方式（如注射）不仅导致用药量大而副作用大，而且药物靶定目标细胞的效果也较差。我们利用人造骨架同步投递药物，直接作用于移植后的胰岛。这个方式不仅可以提高药物的效果，而且用药量将比传统方式大为减少，从而达到减轻副作用的效果。我们将构建好的药物释放型骨架与胰岛结合进行移植，并检测移植后的血糖、胰岛素等指标，评估药物释放型骨架的疗效。<br>　　其次在肾脏功能有所损失的糖尿病小鼠中，我们建立了胰岛联合肾脏移植模型，利用该人造骨架有效控制了血糖水平，并且在一定程度上恢复了肾脏功能。这些研究结果显示，利用药物释放型人造骨架定点投递具有生物学功能的分子可以有效的缓解由于糖尿病带来的肾脏功能损失，证明了利用人造骨架投递活性生物分子可以达到治疗的目的。<br>　　三、MCP-1释放型人造骨架在同种异体糖尿病小鼠胰岛移植中的作用研究<br>　　我们在这一部分中得到了以下成果：①明确了非药物释放骨架和药物释放骨架的物体特征包括孔隙率以及其纤维直径范围。②明确人造骨架生物的低毒性，揭示现人造骨架材料为细胞定植与功能恢复中的临床应用价值。③揭示生物骨架的药物释放速率，为临床应用提供实验数据。④基于STZ诱导的Ⅰ型糖尿病小鼠构建糖尿病皮肤溃烂模型，基于此研制成功促进创面愈合的药物缓释人造骨架。⑤药物释放型人造骨架可以通过促进F4/80+单核细胞趋化帮助胰岛功能的恢复，同时通过缓释药物来发挥平稳血糖的功能。基于研究结果，我们发现了一种可作为药物投递的媒介，连续、定点释放靶向药物，从而降低总体用药量并减少用药带来的副作用的人造骨架，这种新材料有助于术后伤口愈合、对抗糖尿病引起的皮肤溃烂和愈合减慢等并发症，在提高胰岛移植的临床效果与改善并发症中具有重要的应用前景。<br>　　综上所述，我们利用新型纳米材料及电纺织技术，建立了人造骨架包裹胰岛的模型，检测了其骨架降解速率、药物释放速率以及生物学毒性，并建立了骨架包裹的胰岛移植模型。分别建立了覆盖并释放Alogliptin、Pioglitazong、MCP-1等药物或因子的人造骨架，证实了它们可以促进移植后胰岛的再生及功能恢复。这些为发现进一步提高临床胰岛移植长期疗效，提供更有效的胰岛移植免疫干预手段，防治排斥反应提供实验依据，具有重要的科学意义和应用价值。