电子植入系统可监测胰岛细胞发育过程
发布时间: 2026-02-26 10:21:01
研究人员开发出一种电子植入系统，能通过电信号监测并影响人类胰岛细胞的成熟过程（示意图）。图片来源：物理学家组织网/哈佛大学工程与应用科学学院
科技日报北京2月24日电（记者张佳欣）美国宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院和哈佛大学工程与应用科学学院的科学家开发出一种电子植入系统，能通过电信号监测并影响人类胰岛细胞发育成熟的过程。这一成果为构建真正功能成熟的人源胰岛提供了关键技术平台，也为未来基于细胞的糖尿病疗法提供了新思路。相关论文发表于最新一期《科学》杂志。
团队在实验室培养的正在生长的胰腺组织中嵌入一层超薄导电网状结构，使电子装置与生物组织紧密结合。这一系统就能记录胰岛细胞产生的电信号，还能向细胞施加精确电刺激，从而影响其发育过程。
这种装置既可称为“仿生”，也可称为“赛博类器官”，即电子系统与活体组织共同组成一个可被调控的生物系统。
研究团队表示，这一思路其实并不陌生，例如用于治疗神经系统疾病的深部脑刺激技术，本质上也是通过电信号调节人体器官功能。
在1型糖尿病中，免疫系统会攻击胰岛细胞，使其失去分泌胰岛素的能力。对部分患者来说，替代受损细胞通常需要胰腺或胰岛移植，但供体稀缺且术后需长期使用免疫抑制药物。因此，在实验室培养功能完善的胰腺组织被视为一种潜在替代方案。
此次研究中，团队在发育中的三维胰腺类器官内部植入一张可拉伸的电子网。这种结构比头发丝还细，被放置在细胞层之间，随后细胞聚集形成胰岛。借助该装置，研究人员能在长达2个月的时间里记录单个胰岛细胞的电活动，并观察其成熟过程。
团队随后为这些细胞引入类似人体生物钟的24小时电活动周期。结果发现，经过数天节律刺激后，细胞能自行维持这种周期活动，并在合适时间分泌激素。
这一过程不仅改变了单个细胞的电行为，也促进了细胞之间的协同工作，使其更接近天然胰岛的功能状态。
研究团队认为，这项技术未来可能有两种应用方式：一种是先通过电刺激“训练”实验室培养的胰岛细胞，再将其移植到患者体内；另一种则是在移植后保留电子网状结构，用于持续监测并适度刺激细胞，以防其在压力或疾病影响下功能退化。
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