气动微流控纺丝技术构建胰岛微纤维组装体：糖尿病研究及药物筛选的新型微生理系统

为克服动物模型在糖尿病研究中的物种差异和通量限制，研究人员通过气动控制微流控纺丝技术开发了胰岛负载微纤维组装体（MPS）。该系统实现了高通量单分散胰岛簇的三维培养，并联合血管内皮细胞构建仿生毛细血管网络，成功验证了GLP-1的降糖和心血管保护作用，为糖尿病机制研究和药物筛选提供了更接近人体生理的体外平台。

　　

糖尿病作为全球第七大致死疾病，其研究长期依赖动物模型，但物种差异导致结果转化困难。例如GK大鼠的胰岛发育缺陷与人类2型糖尿病进程不符，而现有胰岛器官芯片存在内皮成分缺失、胰岛通量低等瓶颈。针对这些问题，中国研究人员在《Biomaterials》发表研究，通过气动微流控纺丝技术构建了包含胰岛微纤维和血管网络的微生理系统（MPS）。

研究采用两项核心技术：1）气动阀调控的微流控纺丝制备钙藻酸盐（CaAlg）微纤维，实现单分散胰岛簇的高通量封装；2）表面修饰的微纤维与内皮细胞共组装，模拟毛细血管血流。实验样本使用小鼠胰岛和人体血管内皮细胞。

材料与方法
改进的微流控芯片通过3D打印树脂模板复制，气动阀精确控制聚乙烯二醇（PEG）/葡聚糖（DEX）两相体系形成胰岛负载液滴，经CaCl₂
交联固化。内皮细胞在Matrigel?基质修饰的微纤维表面形成血管化结构。

结果

1. 胰岛微纤维制备：优化纺丝参数后获得直径均一的微纤维，活/死染色显示封装胰岛存活率>90%，葡萄糖刺激胰岛素分泌（GSIS）实验证实功能完整。
2. 血管化组装：共聚焦显微镜显示内皮细胞在微纤维表面形成CD31⁺
   管状网络，灌注系统模拟毛细血管物质交换。
3. 药物评估：GLP-1处理组胰岛的PDX-1 mRNA表达上调2.3倍，ELISA检测血管内皮生长因子（VEGF）分泌增加，证实其心血管保护作用。

结论与意义
该研究首次将气动微流控纺丝与器官芯片技术结合，突破传统模型在胰岛数量和血管模拟上的限制。通过生物物理（流体剪切力）与生化（内皮旁分泌）协同作用，构建了更接近人体胰岛微环境的MPS。Xinghua Gao团队证实该系统可用于糖尿病并发症机制研究和药物高通量筛选，尤其适用于GLP-1类药物的多靶点评估，为个体化医疗提供新工具。