گروهی از پژوهشگران در مؤسسه فناوری تکنیکون و مؤسسه فناوری ماساچوست، ایمپلنت زیستی تازه ای ساخته اند که نقش لوزالمعده مصنوعی خودکار را برعهده می گیرد و قند خون بیمار را بدون پمپ خارجی یا تزریق روزانه تنظیم می کند. این سیستم که به عنوان یک داروی زنده عمل می کند، می تواند آینده درمان دیابت را دگرگون کند و هدف آن جایگزینی تزریق انسولین برای بیماران دیابت است.

به گزای تک اسپات، این پژوهش با هدایت شدی فراح ، استادیار دانشکده مهندسی شیمی تکنیکون و با همکاری پژوهشگران مؤسسه فناوری ماساچوست، دانشگاه هاروارد، دانشگاه جانز هاپکینز و دانشگاه ماساچوست انجام شده است. نتیجه کار، سیستمی سلولی است که تولید و رسانش انسولین را به طور مستقل انجام می دهد و امیدی تازه برای بیماران دیابتی است.

نتایج این تحقیق در ژورنال Science Translational Medicine منتشر شده است. داده ها نشان می دهد این ایمپلنت می تواند جایگزین تزریق روزانه انسولین یا پمپ های انسولین شود و به عنوان داروی زنده، هم رشد کند، هم سیگنال های شیمیایی بدن را حس کند و هم مانند یک سیستم زیستی واکنش نشان دهد. این قابلیت، ایمپلنت را از دستگاه های مکانیکی رایج برای کنترل دیابت متمایز می کند.

ایمپلنت تازه، مجموعه ای بسیار کوچک از سلول های زنده تولیدکننده انسولین را در خود جای داده است. این سلول ها درون سپر کریستالی محافظ قرار گرفته اند و سیستم سطح گلوکز خون را به صورت لحظه ای پایش کرده و مقدار مناسب انسولین را خودکار وارد جریان خون می کند. این رفتار، عملکرد سلول های سالم لوزالمعده را تقلید می کند و به تنظیم پیوسته قند خون کمک خواهد کرد.

عملکرد دستگاه به طور کامل خودکار است و به سامانه های کنترلی بیرونی وابسته نیست. سلول های درون ایمپلنت هم نقش حسگر را برعهده می گیرند و هم کارخانه تولید انسولین محسوب می شوند. این ترکیب، یک حلقه بسته زیستی برای کنترل دیابت ایجاد می کند که سال ها هدف پژوهشگران این حوزه بوده است.

چالش اصلی در تلاش های پیشین، واکنش خودایمنی بدن بود. سیستم ایمنی معمولاً سلول های پیوندی را بیگانه تشخیص می دهد و آنها را در مدت کوتاه از بین می برد. این روند، بیشتر تلاش ها برای ساخت لوزالمعده مصنوعی زیستی را ناکام گذاشته است و دوام ایمپلنت ها را به چند هفته محدود کرده است.

تیم فراح این مشکل را با طراحی سپر کریستالی مهندسی شده هدف قرار داده است. این سپر از بلورهای درمانی تشکیل شده که سلول های فعال را در خود جای می دهد و هم زمان آن ها را از دید سامانه ایمنی پنهان نگه می دارد. ساختار شبکه ای بلورها، عبور مواد مغذی و اکسیژن را ممکن می کند و درعین حال، دسترسی سلول های ایمنی به محتوای زیستی را محدود نگه می دارد.