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研究人員開發出一種電子植入系統，能通過電信號監測并影響人類胰島細胞的成熟過程（示意圖）。圖片來源：物理學家組織網/哈佛大學工程與應用科學學院
美國賓夕法尼亞大學佩雷爾曼醫學院和哈佛大學工程與應用科學學院的科學家開發出一種電子植入系統，能通過電信號監測并影響人類胰島細胞發育成熟的過程。這一成果為構建真正功能成熟的人源胰島提供了關鍵技術平臺，也為未來基于細胞的糖尿病療法提供了新思路。相關論文發表于最新一期《科學》雜志。
團隊在實驗室培養的正在生長的胰腺組織中嵌入一層超薄導電網狀結構，使電子裝置與生物組織緊密結合。這一系統就能記錄胰島細胞產生的電信號，還能向細胞施加精確電刺激，從而影響其發育過程。
這種裝置既可稱為“仿生”，也可稱為“賽博類器官”，即電子系統與活體組織共同組成一個可被調控的生物系統。
研究團隊表示，這一思路其實并不陌生，例如用于治療神經系統疾病的深部腦刺激技術，本質上也是通過電信號調節人體器官功能。
在1型糖尿病中，免疫系統會攻擊胰島細胞，使其失去分泌胰島素的能力。對部分患者來說，替代受損細胞通常需要胰腺或胰島移植，但供體稀缺且術后需長期使用免疫抑制藥物。因此，在實驗室培養功能完善的胰腺組織被視為一種潛在替代方案。
此次研究中，團隊在發育中的三維胰腺類器官內部植入一張可拉伸的電子網。這種結構比頭發絲還細，被放置在細胞層之間，隨后細胞聚集形成胰島。借助該裝置，研究人員能在長達2個月的時間里記錄單個胰島細胞的電活動，并觀察其成熟過程。
團隊隨后為這些細胞引入類似人體生物鐘的24小時電活動周期。結果發現，經過數天節律刺激后，細胞能自行維持這種周期活動，并在合適時間分泌激素。
這一過程不僅改變了單個細胞的電行為，也促進了細胞之間的協同工作，使其更接近天然胰島的功能狀態。
研究團隊認為，這項技術未來可能有兩種應用方式：一種是先通過電刺激“訓練”實驗室培養的胰島細胞，再將其移植到患者體內；另一種則是在移植后保留電子網狀結構，用于持續監測并適度刺激細胞，以防其在壓力或疾病影響下功能退化。
