Wyspy trzustkowe są mikronarządami, w skład których wchodzą ściśle określone komórki. Wśród nich wyróżnia się dwa główne typy komórek: komórki alfa, odpowiedzialne za produkcję glukagonu oraz komórki beta, które odpowiadają za produkcję insuliny i regulację poziomu cukru we krwi. Niezdolność organizmu do produkcji insuliny prowadzi do wystąpienia cukrzycy.

Głównym celem projektu badawczego, jest wytworzenie, przy wykorzystaniu technologii mikroprzepływów,  sztucznych wysp trzustkowych, które w znaczny sposób wpłyną na skuteczność leczenia cukrzycy, głównie typu I.

Proponowana strategia działania opiera się na technologii mikrokapsułkowania i ponownej agregacji zdysocjowanych komórek trzustki, głównie komórek α i β, w funkcjonalną postać wyspy trzustkowej.

• wykorzystanie technologii mikroprzepływów do zamykania żywych komórek w mikrokapsułkach hydrożelowych, w wyniku czego uzyskuje się tzw „mikrożelki”,
• hodowanie wytworzonych sztucznych wysepek w warunkach fizjologicznych,
• monitorowanie żywotności i funkcjonalności komórek, obejmujące w szczególności wydzielanie insuliny,
• optymalizowanie parametrów operacyjnych procesu wytwarzania i właściwości fizyko-chemicznych materiału hydrożelowego, w celu zwiększenia żywotności i funkcjonalności komórek poddanych procesowi enkapsulacji.

W proponowanym projekcie zostaną wykorzystane najnowsze osiągnięcia mikroprzepływów kropelkowych, obejmujących kontrolowaną samoorganizację włókien hydrożelowych w kulki oraz klastry. Główną właściwością wytworzonego przez nas hydrożelu będzie możliwość agregacji komórek alfa i beta przy jednoczesnym odtworzeniu struktury macierzy zewnątrzkomórkowej, co zapewni odpowiednie środowisko dla wytwarzanych wysepek trzustkowych. ECM (macierz zewnątrzkomórkowa), będąca podstawą naszego hydrożelu, stanowi mieszaninę białek strukturalnych i funkcjonalnych, glikoprotein i proteoglikanów odtwarzających natywną strukturę tkankową trzustki. Składniki ECM wpływają na adhezję komórek, ich migrację, proliferację, proces apoptozy, a także żywotność i zróżnicowanie. Dodatkowo ECM jest źródłem wielu czynników wzrostu. W efekcie oczekujemy, że ECM będzie mieć ogromny wpływ na wydajność biologiczną wytworzonych sztucznych wysp trzustkowych.

Ponadto, w ramach projektu, będziemy badać wpływ współkapsułkowania innych komórek takich jak: komórki śródbłonka i fibroblasty.

Opracowanie technologii powtarzalnej agregacji komórek w sztuczne wyspy o optymalnych właściwościach, które w znaczny sposób mają poprawić skuteczność leczenia cukrzycy typu 1.

Projekt „Sztuczne wyspy trzustkowe: mikrofluidyczne metody reagregacji komórek endokrynnych w drobinach hydrożeli” został sfinansowany ze środków Narodowego Centrum Nauki przyznanych na podstawie decyzji numer DEC-2019/33/B/ST8/02145, w ramach konkursu OPUS 17. Okres realizacji projektu: 01.2020 – 12.2022.