天津大学课题组研发新型水凝胶 人造胰岛可穿上

近日，天津大学化工学院生物化工系张雷教授课题组成功研发出一种新型“免疫屏蔽”水凝胶材料的消息引发关注。据媒体报道，这一新材料构建的“人造胰岛”在糖尿病小鼠体内可实现长效控糖。6月5日，张雷教授对北京青年报记者介绍，对这一成果，团队已经研究了近5年的时间，水凝胶材料在对内可以保证胰岛长期存活的同时，也可以抵抗外部免疫细胞的攻击，并保证胰岛吸收营养物质，根据血糖含量变化来分泌胰岛素。下一步，课题组将继续开展大动物测试，再进入临床测试阶段。

新型材料有望成为糖尿病患者福音

6月3日，新华社发布消息称，天津大学张雷教授课题组近日成功研发出一种新型的水凝胶材料。这一新材料具有高效抗生物黏附和“免疫屏蔽”能力，其构建的“人造胰岛”在糖尿病小鼠体内实现长效控糖，有望成为1型糖尿病患者的福音。相关研究成果已经在国际权威期刊《先进功能材料》最新一期发表，并申请了中国发明专利。消息传开后引发不少人关注，有网友为这一成果点赞，也有网友称期待能早日有实际应用。

据介绍，1型糖尿病是困扰全球3000万患者的慢性代谢疾病，传统的治疗方法是每天定时注射胰岛素，目前尚无根治手段，而植入“人造胰岛”是一种有望从根本上治疗1型糖尿病的方法。

张雷教授说，将“人造胰岛”包埋在生物材料中，植入患者体内以替代失去功能的胰岛，从而可以彻底摆脱对外源性胰岛素的依赖。然而，人体免疫系统对外来移植物会产生强烈排异反应，目前能够躲避免疫系统“甄别”的材料极为稀少。缺乏能够躲避免疫识别、长效包埋维持胰岛活性、实现快速稳定血糖调控的新材料，是人类攻克1型糖尿病的技术瓶颈。

6月5日，张雷对北青报记者介绍，其实团队很早已经有关于新型水凝胶材料的设想，2014年，张雷获得国家自然科学基金委“优秀青年科学基金”项目资助后，课题组开始正式研究这一新型材料，五年间陆续有一些阶段性的成果，直到近日相关论文在权威期刊发表。

张雷介绍，课题组研究的这一新材料背景属于抗生物粘附领域，而抗生物粘附有很多不同的应用，还包括应用在隐形眼镜、海洋防污涂料以及心血管支架等。“人造胰岛”的免疫屏蔽也是抗生物粘附领域中一项重要应用，也是非常有实用价值的一项应用，“我本人从事抗生物粘附领域的研究已经有十余年的时间，得到国家优秀青年科学基金资助后顺利开展‘人造胰岛’免疫屏蔽的相关研究。”张雷介绍。

生物材料可实现多种功能

据介绍，天津大学化工学院生物化工系张雷教授课题组提出“平衡电荷抗污原理”，成功研发新型水凝胶材料，其构建的“人造胰岛”在复杂的体内环境下，仍能有效抵抗生物黏附及免疫识别，最大程度降低人体免疫排异反应，如同给胰岛穿上一件“隐身衣”。

张雷对北青报记者解释称，他所开发的“人造胰岛”是由具有极高生物相容性的水凝胶材料和健康胰岛组成，水凝胶材料将胰岛包裹起来后可以主要实现两个功能，“第一个功能是保证胰岛细胞在材料里面能够长期存活；另外一个是躲避免疫系统对它的攻击，如果直接把胰岛植入体内的话，免疫细胞则会在短时间内将其杀死。”张雷称，除了这两项主要功能外，材料还需要保证营养物质可以自由输入，给细胞提供营养，同时能够输出细胞的代谢产物，因此对这一材料的要求非常高。

而这一新材料的优势在于，注射外源性胰岛素不但会给患者带来痛苦和经济负担，而且剂量难以控制，可能导致患者出现低血糖等不良反应，新材料的应用可以实时响应血糖量，按照血糖量来分泌胰岛素。

实验显示，将新型水凝胶制造的“人造胰岛”移植到糖尿病小鼠腹腔，小鼠血糖在两天内快速降低到正常水平，并且在实验期间稳定维持至少150天。“与传统水凝胶及其衍生物相比，我们的新型水凝胶在降糖速度、控糖时间和稳定性方面均具有显著优势。”张雷对北青报记者介绍。

后续将在大动物身上继续实验

据张雷介绍，研究这一新型材料的过程非常耗时耗力，如果没有国家相关资金支持很难完成。张雷称，做生物实验需要较长的周期，包括在动物身上做实验的周期也非常长，“这种实验并不是如同按下电源开关就可以马上出来结果，而是好比种花种菜都要有时间，生物也需要成长的过程，而且材料应用到动物体内需要一个反应的过程，是比较花时间的。”张雷对北青报记者介绍，在实验过程中，应用的剂量、移植的位置等都需要通过实验来测试，同时还要考察血糖变化，监控各项生理指标，所以一项成果往往需要几年的时间来完成。

目前，张雷教授课题组还在进行后续工作，包括大型动物实验，未来的临床测试，以及后续的审批等也需要一定时间。

而这种新型水凝胶成本低、易制备，有利于扩大生产，在细胞治疗、组织工程等医药健康领域也具有广阔前景。