胰腺是兼具内分泌与外分泌功能的整合腺体，二者在解剖结构上紧密关联且功能相互协调 —— 内分泌部分以胰岛为核心，通过分泌胰岛素、胰高血糖素等激素调节血糖；外分泌部分主要由腺泡细胞和导管细胞构成，负责合成并分泌胰液，而胰腺星状细胞（PSCs）作为胰腺主要成纤维细胞，还参与细胞外基质的合成与降解。

近年来，生活方式与习惯的改变导致糖尿病、胰腺炎等胰腺疾病发病率显著上升，给社会带来沉重负担。为此，科研人员致力于构建人工胰腺，如利用水凝胶包裹胰岛细胞治疗糖尿病、培育胰腺腺泡类器官模拟外分泌发育，但现有研究多单独复刻胰腺的内分泌或外分泌功能，常忽略二者间的相互作用与协同关系。

鉴于胰腺的复合分泌特性，其内分泌与外分泌部分在功能发挥时相互影响，某一部分的病变往往会波及另一部分，因此构建能同时兼顾二者的仿生胰腺，对深入理解疾病进展中的胰腺功能、推动胰腺疾病研究至关重要，却也是组织工程领域的一大挑战。

基于此，东南大学附属中大医院李玲教授团队利用微流控技术成功构建了具有核壳结构的水凝胶微纤维仿生胰腺模型。该模型创新性地将胰腺星状细胞与β细胞分别封装于壳层与核心，实现了两者在三维空间中的分区共培养，有效模拟了外分泌-内分泌相互作用的恶性循环，并展现出在药物评估方面的应用潜力。相关研究以“Bio‐Inspired Pancreas With Microfluidic Multi‐Component Hydrogel Microfibers for Exploring Pancreatic Exocrine and Endocrine Interactions”为题目，发表于期刊《Aggregate》。

本文要点：

1、本研究受胰腺生理结构启发，提出了一种基于微流控技术的核壳结构微纤维，用以构建仿生胰腺模型。

2、该模型外壳由海藻酸钠包裹胰腺星状细胞（PSCs），核心为甲基丙烯酰化透明质酸负载胰腺β细胞，模拟了胰腺内外分泌区的空间分布与相互作用。

3、与传统平板培养相比，微纤维包裹的β细胞形成类胰岛结构，表现出更强的葡萄糖刺激胰岛素分泌功能。

4、该平台可用于研究外分泌胰腺疾病（如慢性胰腺炎）中PSCs活化对β细胞的影响，揭示其通过促进β细胞凋亡、抑制胰岛素合成导致高血糖，而高血糖微环境又进一步加剧PSCs活化的恶性循环。

5、此外，研究还验证了该模型在药物筛选中的潜力，例如GLP-1受体激动剂Exendin-4可减轻β细胞凋亡并抑制PSCs活性。该多组分微纤维系统在疾病建模、药物筛选及再生医学中具有广泛应用前景。

图1 基于微流控技术制备的仿生人工胰腺及其应用示意图

图2 核壳结构微纤维的表征

图3 水凝胶的生物相容性及载细胞核壳结构微纤维的表征

图4 核壳结构微纤维内细胞的增殖与功能

图5 胰腺星状细胞（PSCs）与β细胞间的相互作用

图6 艾塞那肽（Exendin-4）对载细胞核壳结构微纤维的影响

论文链接：https://doi.org/10.1002/agt2.70210

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