哈佛大学研究人员领导的一个研究小组说，它已经将微流控技术和人类胰岛素产生性β细胞整合在了一个胰岛上。科学家称，这种新设备使科学家更容易在将胰岛素产生细胞移植到患者体内，测试胰岛素刺激性化合物以及研究糖尿病的基本生物学之前对其进行筛选。

凯文·凯特·帕克(Kevin Kit Parker)博士表示，芯片胰岛的设计灵感来自人类胰腺，胰岛中的胰岛从血液中连续获取有关葡萄糖水平的信息流，并根据需要调整其胰岛素的产生，哈佛大学塔尔家族生物工程与应用物理学教授。

“如果我们想治愈糖尿病，我们必须恢复一个人自身制造和传递胰岛素的能力，” Xander大学干细胞与再生生物学教授，哈佛大学干细胞研究所(HSCI)联合主任Douglas Melton博士补充说。 )。胰腺中产生的β细胞具有测量糖分和分泌胰岛素的作用，通常它们做得很好。但是在糖尿病患者中，这些细胞无法正常运行。现在，我们可以使用干细胞为它们制造健康的β细胞。但是，像所有移植一样，要确保其能够安全工作还涉及很多方面。”

将β细胞移植到患者体内之前，必须对其进行测试，以查看它们是否正常运行。目前执行此操作的方法基于1970年代的技术：给细胞葡萄糖以引发胰岛素反应，收集样品，添加试剂，并进行测量以查看每个细胞中存在多少胰岛素。手动过程需要更长的时间来运行和解释。

新的自动化微型设备在《芯片实验室》杂志上发表的论文(“ 为可扩展制造而设计的微芯片人类胰岛中的同步刺激和连续胰岛素感应 ”)进行了描述，可实时提供结果，可以加快临床决策的速度。

糖尿病患者的胰岛β细胞功能受损，通常通过测量葡萄糖刺激过程中的胰岛素分泌来评估。传统上，葡萄糖刺激的胰岛素分泌的测量涉及手动液体处理，异质刺激传递以及需要大量胰岛和处理时间的酶联免疫吸附测定。尽管已经开发出微流体设备来解决其中的一些局限性，但是由于采用微流体设备的学习曲线以及大多数设备材料与大规模生产的不兼容，传统的胰岛检测方法仍然是最常见的方法。我们设计并制造了一种与商业化制造方法兼容的热塑性，微流控芯片胰岛芯片，可实现胰岛加载，刺激和胰岛素感应的自动化。

通过将人类尸体胰岛的悬浮液流到芯片上，我们确认了胰岛的自动捕获。荧光葡萄糖跟踪表明刺激的传递是在两分钟的窗口内同步的，与捕获的胰岛的存在或大小无关。通过自动化的片上免疫测定连续感测胰岛素分泌，并通过荧光各向异性定量。通过将可扩展的制造材料，在线，连续的胰岛素测量以及精确的时空刺激整合到易于使用的设计中，“芯片上的小岛”应该加快研究和开发有效的糖尿病治疗的努力。”

“我们的设备将胰岛排成独立的线，同时向每个胰岛输送一脉冲的葡萄糖，并检测产生多少胰岛素，”论文的第一作者，帕克实验室的博士候选人亚伦·格利伯曼指出。“它在同一流路中结合了葡萄糖刺激和胰岛素检测功能，因此可以迅速为临床医生提供可操作的信息。该设计还使用了适合大规模生产的材料，这意味着更多的人将能够使用它。”

帕克解释说：“芯片上的胰岛使我们能够监测捐赠或制造的胰岛细胞如何释放胰岛素，就像体内的细胞一样。” “这意味着我们可以朝着糖尿病的细胞疗法取得重大进展。该设备使筛选刺激胰岛素分泌的药物，测试干细胞衍生的β细胞以及研究胰岛的基本生物学变得更加容易。那里没有其他质量控制技术可以这么快和准确地做到这一点。”

共同作者迈克尔·罗珀(Michael Roper)博士说：“看到我们实验室测量胰岛功能的方法从单个细胞发展到更大的细胞群，并整合到可以在社区中广泛使用的设备中，真是令人兴奋。”佛罗里达州立大学教授，其实验室专注于胰岛的基础生物学。“现在，我们拥有集成了葡萄糖输送，胰岛定位和捕获，试剂混合和胰岛素检测功能的设备，所需试剂大大减少。因此，实验室可以使用它以更短，更容易的过程以相同的成本进行更多的实验。”

“我的主要兴趣是糖尿病本身;该研究的第一作者，Parker实验室的博士后研究员本杰明·波普(Benjamin Pope)博士指出：“我家里的所有成年人都患有2型糖尿病，这就是我将科学作为职业的原因。” “看到这项技术用于糖尿病研究和移植筛查，我感到非常激动，因为它可以为糖尿病提供细胞疗法。

“这也是许多不同技术的完美结合。自动胰岛捕集技术背后的物理原理，微流体技术，实时传感器以及作为其基础的生物化学，电子和数据采集组件，甚至是软件。整个设备和操作系统集成了来自不同领域的许多东西，我在此过程中学到了很多东西。”

除了将其应用于糖尿病外，该设备还有望与其他组织和器官一起使用。Glieberman补充说：“我们可以修改核心技术，以感知一系列微生理系统的功能。” “具有连续检测细胞分泌物的能力，我们希望使探索细胞如何使用蛋白质信号进行交流的过程变得更加容易。这项技术最终可能会对诊断和治疗的动态健康指标产生新的见解。”