对于身患糖尿病的人来说,通过移植胰岛细胞(糖尿病患者的胰岛细胞发生了病变)有可能获得痊愈。但不幸的是,那些从别人身体或者猪身体上移植来的胰岛细胞,会被接受移植者的免疫系统认为是外来的异物而遭到攻击。然而如果在移植之前对胰岛细胞进行包衣,则可以避免它们遭到免疫系统的攻击。
当然,这种包衣在保护胰岛细胞不受攻击的同时,也必须不能干扰胰岛细胞的正常功能。
这种包衣由不会引起免疫系统攻击的某种高分子材料制成。原则上,人们应把这种包衣做的足够的薄,从而可以使某些养分(如葡萄糖)的分子进入胰岛细胞中,同时也可使胰岛素分子从其中跑出。但是,现在大多数的包衣方法都是对所有不同尺寸的物体进行“统一定做”的,比如,胰岛细胞的尺寸范围可以是人发粗细的1倍到3倍,但是包衣的厚度却都是一样的。
在芝加哥大学,由西尼 · 纳戈尔(Sydney Nagel)和米兰 · 莫可希(Milan Mrksich)领导的研究小组开发出了一种称为“选择性抽取”的工艺来对诸如玉米花粉(它与胰岛细胞大小相当)之类的微粒进行包衣。他们先在一个容器里面注入水,水中溶有用来包衣的化学物质以及待包的微粒。水的上面是一层油,当用一个塑料管从油的表面快速抽取油时,会把油层下面的水也带起来,形成一个水注。这样,随着水注一起被带起来的微粒表面就会涂有一层水(水中有用来包衣的化学物质)。而且,由于有油,所以水柱一直位于塑料管的中心,并且也不会过快地下落。随着水柱的升高,它会变细,而随着水柱一起被吸上来的微粒就会形成一个个鼓泡。这些鼓泡会导致水柱破裂,从而产生一粒粒被包衣的微粒。由于较大的微粒会早一些破水柱而出,较小的微粒则晚一些,这样不论微粒的大小,它们上面的包衣都是均匀的。随着这些微粒沿着塑料管继续上升,可以进一步用光和热对其进行处理,或者用其他化学物质进行修饰从而加固其表面的包衣。最后,把这些微粒从油中分离出来,加以收集。
当然,从花粉包衣到胰岛细胞包衣的过渡并不是那么简单的。下一步要做的,包括寻找那些不仅能够保护细胞的活性,而且能够让它们发挥其功能的高分子包衣材料,以及进一步优化生产工艺,以便成千上万的细胞可以被迅速的包衣。
这种新的包衣技术除了可以用来对有活性的细胞进行包衣外,也可以用于其他的地方。奠基性的工作开始于20世纪60年代。莫密特.通纳(Mehmet Toner)和他在麻省总医院(位于波士顿)的同事们把动物的肝脏细胞涂到硅片上,以期了解这些细胞之间的交互作用。
通纳博士的小组从半导体制造业中借用了许多微型制造技术,以便能把功能性肝脏细胞以及相关的支持细胞准确恰当的涂到硅片上,使其之间能够相互作用。制备好后,这些细胞的确可以实现肝脏细胞的一些主要功能,比如制造血小板和清蛋白(用于流体的平衡),或者从血液中除去过多的氨。
最终的目标是研制出一种装置,它可以帮助那些患有急性肝功能丧失的病人,或者是那些等待肝脏移植的病人。而且,实现同样功能时,这种装置的质量只是普通肝脏重量的10%。即使如此,这也要把大约200亿个细胞组装在一起。研究人员们通过把多层的硅片堆积起来,并且用流体层把它们散布开来,有望研制出一种体积很小的人造肝脏来。
[The Economist. com,2001年6月21日]