CN117881366A

CN117881366A - 血管周围植入物

Info

Publication number: CN117881366A
Application number: CN202280058936.2A
Authority: CN
Inventors: 汉内斯·肯戈特; 蒂洛·哈克特; 马库斯·比希勒; 加布里埃尔·亚历山大·萨尔戈
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2021-08-31
Filing date: 2022-08-30
Publication date: 2024-04-12
Also published as: WO2023031167A1

Abstract

本发明涉及一种血管周围植入物，其包括(i)包括用于效应基质的容器的外壳，和(ii)适于至少部分地环绕管状身体结构的紧固元件，其中所述外壳、用于效应基质的所述容器和所述紧固元件被布置成使得在植入装置之后，用于效应基质的容器至少部分地与所述管状身体结构和/或源自所述管状身体结构的脉管系统接触，并且涉及与其相关的用途、方法和套件。

Description

血管周围植入物

本发明涉及一种血管周围(perivascular)植入物，其包括(i)包括用于效应基质(effector matrix)的容器的外壳，和(ii)适于至少部分地环绕管状身体结构的紧固元件，其中所述外壳、用于效应基质的所述容器和所述紧固元件被布置成使得在植入装置之后，用于效应基质的容器至少部分地与所述管状身体结构和/或源自所述管状身体结构的脉管系统接触，并且涉及与其相关的用途、方法和套件。

对选定的1型和3c型糖尿病(DM)患者进行胰岛(islets of Langerhans)移植是一种确立的治疗选项。自体移植可以在从切除的胰腺中分离胰岛后进行，同时无需终生免疫抑制，而对于1型糖尿病患者的胰岛移植依赖于同种异体供体胰岛。目前的治疗局限性包括供体材料的短缺，以及胰岛的大量损失和移植后长期功能受损(Salg等人，J Tissue Eng2019；10:1-25；Gamble等人，Islets 2018；10:80-94；Peiris等人，Diabetes 2014；63:3-11)。基于支架的组织工程方法扩大了可能的移植部位的范围，并且可能提供长期的治愈性治疗。对于成功的转化方法，必须考虑功能性组织工程装置的若干要求和性能。支架材料本身不应诱导细胞毒性或广泛的异物反应，并且应优选地支持或促进快速血管化，并且支架应是可收回的并且具有一定的机械强度(至少在组织重塑发生之前)(Smink等人，Ann Surg2017；266:149-157；Siddiqui等人，Mol Biotechnol 2018；60:506-532)。

此前，人们发现基于支架的组织工程仍然受到血管化减少的阻碍，从而导致营养不足、缺氧和免疫宿主移植物反应(Salg等人，2019，同上)。主要关注组织工程网络方面的大量研究尚未提供结构化证据来定义黄金标准方法。对各种不同的细胞、支架材料、制造技术和移植部位的研究尚未整合为通向生物人工器官的整个过程。

因此，需要改进的装置和方法以将产生治疗性化合物的细胞植入哺乳动物宿主中，从而至少部分地避免现有技术的缺点。这个问题通过具有独立权利要求的特征的本发明的装置和方法而得到解决。在从属权利要求中列出了可以以单独的方式或以任何任意组合实现的优选实施方案。

相应地，本发明涉及一种血管周围植入物，其包括

(i)包括用于效应基质的容器的外壳，和

(ii)适于至少部分地环绕管状身体结构的紧固元件，其中所述外壳、用于效应基质的所述容器和所述紧固元件被布置成使得在植入装置之后，用于效应基质的容器至少部分地与所述管状身体结构和/或源自所述管状身体结构的脉管系统接触。

一般而言，本文中使用的术语应向本领域普通技术人员给予其常规和惯常的含义，并且除非另有说明，否则不限于特殊或定制的含义。如下文中使用的，术语“具有”、“包含”或“包括”或其任何任意语法变体以非排他性方式使用。因此，这些术语既可以指其中除了这些术语所引入的特征之外在该上下文中描述的实体中不存在另外的特征的情况，也可以指其中存在一个或多个另外的特征的情况。作为一个实例，表述“A具有B”、“A包含B”和“A包括B”都可以指其中除了B之外在A中不存在其他要素的情况(即，其中A唯一地且排他地由B组成的情况)并且可以指其中除了B之外在实体A中还存在一个或多个另外的要素诸如要素C、要素C和D或者甚至另外的元素的情况。此外，如技术人员所理解的，表述“包括一个”和“包含一个”优选地是指“包括一个或多个”，即等同于“包括至少一个”。因此，除非另有说明，否则涉及多个中的一项的表述优选地涉及至少一个这样的项，更优选地涉及其多个项；因此，例如鉴别“细胞”涉及鉴别至少一个细胞，优选地涉及鉴别多个细胞。

此外，如下文中使用的，术语“优选地”、“更优选地”、“最优选地”、“特别地”、“更特别地”、“具体地”、“更具体地”或类似术语与任选的特征结合使用，同时不限制另外的可能性。因此，这些术语所引入的特征是任选的特征并且不旨在以任何方式限制权利要求的范围。如技术人员将认识到的，本发明可以通过使用备选特征来实施。类似地，“在一个实施方案中”或类似表述所引入的特征旨在是任选的特征，同时对本发明的另外的实施方案没有任何限制、对本发明的范围没有任何限制并且对将以这样的方式引入的特征与本发明的其他任选或非任选的特征组合的可能性没有任何限制。

本文中在下面指明的方法优选地是体外方法。方法步骤原则上可以以技术人员认为合适的任何任意顺序进行，但是优选地以指示的顺序进行；此外，一个或多个(优选地所有)的所述步骤可以通过自动化设备辅助或进行。此外，方法可以包括除了上面明确提及的那些之外的步骤。

如本文中使用的，术语“约”涉及具有相关领域中普遍接受的技术精度的指示值，优选地涉及指示值±20％、更优选地±10％、最优选地±5％。此外，术语“基本上”表示不存在对指示结果或使用有影响的偏差，即潜在的偏差不会导致指示结果偏差超过±20％、更优选地±10％、最优选地±5％。因此，“基本上由……组成”意指包括指定的组分，但是不包括除了作为杂质存在的材料、由于用于提供组分的过程而存在的不可避免的材料以及为了实现本发明的技术效果以外的目的而添加的组分之外的其他组分。例如，使用短语“基本上由……组成”定义的组合物涵盖任何已知可接受的添加剂、赋形剂、稀释剂、载体等。优选地，基本上由一组组分组成的组合物将包含小于5重量％、更优选地小于3重量％、甚至更优选地小于1重量％、最优选地小于0.1重量％的一种或多种非指定组分。

如本文中使用的，术语“受试者”涉及脊椎动物，优选地涉及哺乳动物。更优选地，受试者是人、牛、猪、绵羊、山羊、马、猫、狗、豚鼠、小鼠或大鼠。优选地，受试者是实验动物，优选地豚鼠、小鼠或大鼠。还优选地，受试者是家畜，优选地牛、猪、绵羊、山羊或马。还优选地，受试者是伴侣动物，优选地猫或狗。最优选地，受试者是人类。

术语“管状身体结构”包括受试者身体中的具有总体延伸的(优选地圆柱形的)结构的任何和所有结构。优选地，管状身体结构包括或者是血管或其束。因此，管状身体结构优选地是动脉、静脉或包括动脉和/或静脉的结构；然而，管状身体结构还可以包括另外的结构，诸如神经索。优选地，管状身体结构包括或者是中等尺寸的血管，优选地具有2mm至2.5cm、优选地3mm至2cm的直径。管状身体结构优选地是脉管束，特别地上腹蒂(epigastricpedicle)。术语“上腹蒂”是技术人员已知的。优选地，上腹蒂是位于人肚脐侧面的脉管束，典型地与肚脐的距离为约5cm。

术语“血管周围”在本文中以广义使用，以涉及管状身体结构(优选地至少一根血管)附近的位置。所述术语特别地包括紧邻血管的位置，即直接紧固至血管的位置；以及两个血管之间的位置，即优选地血管间位置，优选地动脉和静脉之间的位置。

如本文中使用的，术语“植入物”(也可以被称为“用于植入的装置”)涉及具有所指定的特征并且适于植入受试者中的各个和每个装置。植入可以是长期植入，术语长期涉及至少4周、优选地至少2个月、更优选地至少三个月、仍更优选地至少六个月、甚至更优选地至少一年、最优选地至少两年的时间范围。对植入物可以在受试者体内保持的时间没有主要上限；然而，植入物可能被排斥和/或经历污损(结垢，fouling)，这可能使得植入物的修正或移除是必要的。植入的适应性包括用于植入的装置具有使得植入哺乳动物宿主体内成为可能的总体尺寸和结构。如技术人员理解的，植入物的具体尺寸和结构要求可以变化并且尤其取决于哺乳动物宿主的特性，例如其物种、大小和/或年龄，以及植入物的预期位置。优选地，将植入物植入哺乳动物宿主的体腔中，优选地天然或人工产生的体腔，更优选地天然体腔。天然体腔特别地是腹部、腹膜、消化道和肺。可以创建人工体腔，例如在哺乳动物宿主的皮下组织、脂肪组织、肌肉、颅骨、胸膜或乳房中。优选地，植入的适应性还包括对受试者不是有害的，特别地在其中用于植入的装置在植入状态下保持延长的时间段的情况下。因此，优选地，用于植入的装置包括生物相容性材料，更优选地由生物相容性表面材料组成，最优选地由生物相容性材料组成。原则上，生物相容性可以通过粘附细胞和细胞外材料例如基质材料(结垢)、通常随后进行包封来实现；或者生物相容性可以通过防止细胞和细胞外材料的粘附来实现。

植入物包括外壳。术语“外壳”在本文中以广义使用，以涉及提供所述性能的任何结构。因此，外壳原则上可以由技术人员认为合适的任何材料制成。优选地，外壳具有与预期用途相对应的刚性。还优选地，外壳的材料是生物相容性的。合适的材料是本领域已知的并且例如在Salg等人(2019，同上)中被描述为支架材料；优选的材料包括聚己内酯、聚己内酰胺、聚乳酸-共-乙醇酸、聚乳酸、聚乙醇酸、聚氨酯、聚氯乙烯、聚二氧杂环己酮(poly-dioaxanone)、聚芳基醚酮(poly-acryletherketone)诸如聚醚醚酮和聚醚酮酮、聚乙二醇以及聚乙二醇丙烯酸酯诸如聚乙二醇二丙烯酸酯和聚乙二醇二甲基丙烯酸酯或者它们的混合物；更优选地，外壳包含聚己内酯或由聚己内酯组成。外壳可以具有技术人员认为合适的任何形式；优选的是总体基本上延伸的结构，其在植入后沿着平行于管状身体结构的轴线提供至少1cm、优选地至少2cm、更优选地至少3cm的长度。因此，外壳可以具有基本上延伸的、优选地圆柱形的形式。外壳(特别地其外壳体)优选地具有允许管状身体结构(特别地血管)向内或向外生长的开口，特别地在外壳的接触管状身体结构的表面处。因此，外壳可以包括通道和/或至少部分地具有网状结构，优选地具有面积为0.1mm²至10mm²的开口。优选地，外壳至少部分地涂覆有至少一种调节剂化合物。术语“调节剂化合物”在本文中以广义使用，以涉及在植入后调节外壳和周围组织之间的相互作用的各个和每个化合物。优选地，所述调节剂化合物共价附接至外壳。优选地，调节剂化合物包括(优选地是)肝素和/或生长因子，优选地碱性成纤维细胞生长因子(basic fibroblast growth factor，bFGF)、神经生长因子(NGF)和/或血管内皮生长因子(VEGF)。以上内容适用于如本文其他地方指定的紧固元件、容器、桥接元件、外壳模块、紧固模块、容器模块和桥接模块(加以必要的变动)。优选地，效应基质在其植入之后、更优选地在向内生长之后、优选地在血管周围植入物的植入之后至少一周、更优选地至少两周插入到血管周围植入物中。然而，更优选地，血管周围植入物在植入时(即优选地在植入之前或植入期间，更优选地至少在用于植入血管周围植入物的身体中的开口闭合之前)包括效应基质。

外壳包括用于效应基质的容器。术语“容器”在本文中以广义使用，以涉及适合和/或适于接收至少一种效应基质的外壳的各个和每个组件。合适的结构取决于待接收的效应基质的形式和结构。因此，容器和效应基质优选地以插头和插座的方式彼此适配。优选地，容器以及任选的剩余外壳被构造成使得提供大的表面，优选地具有至少一个配合效应基质的开口以确保容器和效应基质之间的紧密接触。因此，容器优选地具有适配效应基质或其部分的凹口或缺口，其中所述凹口或缺口优选地与接触所述管状身体结构的外壳的至少一个表面开放连接，例如以便允许连接效应基质和管状身体结构的血管的生长。然而，容器也可以是外壳内的开口，效应基质可以插入到所述开口中。如将理解的，在其中预期效应基质可能必须进行更换的情况下，后一实施方案可能是优选的。优选地，容器包括介入效应基质和管状身体结构之间和/或源自所述管状身体结构的脉管系统之间的非细胞渗透膜。此外，血管周围植入物可以与用于效应基质的占位器一起植入，以确保计划效应基质在脉管系统向内生长之后配合到容器中。更优选地，容器在植入血管周围植入物时已经包括效应基质。

优选地，血管周围植入物还包括效应基质。如本文中使用的，术语“效应基质”涉及包含基质材料和效应细胞(两者均如下文所指定)的任何组合物。效应基质优选地适于插入到预先植入的血管周围植入物中，或者更优选地适于伴随地与血管周围植入物一起植入；因此，效应基质优选地是固体或半固体。效应基质还可以被围在适当的围绕物中，例如非细胞渗透膜、不包含效应细胞的基质材料的层等。因此，液体、半固体或固体效应基质可以被基质材料的外层围住，所述基质材料可以与效应基质的基质材料相同或不同，所述外层可以提供操作所需的稳定性和/或刚性。因此，效应基质可以形成包含效应细胞的内层，其被不包含效应细胞的外层围住，其中所述外层可以是不包含效应细胞的基质材料的层或非细胞渗透膜；这样的实施方案在本文中也被称为“涂覆的效应基质”。优选地，效应基质适于确保效应细胞不直接接触受试者的管状身体结构、源自其的管状身体结构和/或其他组织。因此，血管周围植入物和/或效应基质优选地适于允许从受试者的身体移除包含在效应基质中的所有效应细胞。优选地，所述移除通过仅移除效应基质来实施；然而，移除也可以通过移除血管周围植入物或其包括效应基质的部分来实施。效应基质的形状由技术人员选择(如认为适当的)，优选地配合血管周围植入物的容器。优选的形状是提供高表面积与体积比的那些，所述表面积与体积比优选地为至少2cm^-1、更优选地至少5cm^-1、仍更优选地至少10cm^-1、最优选地至少25cm^-1。因此，效应基质可以例如以一个或多个杆(其可以例如是卷曲的或折叠的以配合到容器中)、卷起或折叠的片材、微珠等的形式提供。优选地，效应基质是生物打印的效应基质，优选地3D生物打印的效应基质。还优选地，效应基质是生物打印的片材，优选地折叠的生物打印的片材。然而，效应基质也可以作为一个或多个基本上圆柱形的实施方案提供，其可以例如插入外壳的一个或多个相应通道中。效应基质的体积基本上由具体应用、所需效应细胞的数量和类型以及技术人员已知的其他因素决定。优选地，效应基质具有1mm³至5cm³、更优选地5mm³至1cm³的体积。如技术人员理解的，血管周围植入物的容器典型地在体积和形状上对应于效应基质。效应基质包含至少一种类型的效应细胞；然而，效应基质还可以包含另外的细胞，诸如延长效应细胞存活、改善效应细胞功能和/或调节效应细胞分化的辅助细胞；和/或一种或多种另外类型的效应细胞。

术语“基质材料”包括技术人员认为适合嵌入效应细胞和维持其活力的各个和每个材料。因此，基质材料优选地适于允许营养物(包括例如氧和葡萄糖以及任选的生长因子)扩散至效应细胞，以及效应化合物(诸如胰岛素)从细胞扩散。因此，可以使用形成半固体基质(例如凝胶)的基质材料。此外，选择对效应细胞和/或受试者无害的基质材料。合适的基质材料是本领域已知的，例如根据Salg等人(2019)(同上)和US2005/209687 A1。优选地，基质材料选自藻酸盐、胶原、壳聚糖、丝素蛋白(silk fibroin)、纤维蛋白原、明胶、明胶甲基丙烯酸酯、聚乙二醇、聚乙二醇丙烯酸酯诸如聚乙二醇二丙烯酸酯和聚乙二醇二甲基丙烯酸酯或者它们的混合物。优选地，基质材料是可以被生物打印的材料，优选地包含藻酸盐和/或明胶(更优选地明胶甲基丙烯酸酯共混水凝胶)，更优选地由其组成。

术语“效应细胞”在本文中以广义使用，以涉及在植入受试者中时介导代谢和/或生理变化的各个和每个细胞。优选地，所述效应是治疗和/或预防如下文中指定的疾病。优选地，效应细胞产生或分解代谢可扩散因子，优选地具有小于75kDa、优选地小于50kDa、仍更优选地小于25kDa、最优选地小于10kDa的分子量。因此，效应细胞原则上可以是产生所需代谢物(例如胰岛素或凝血因子IX)的细胞；和/或分解代谢不需要的代谢物的细胞。优选地，效应细胞产生对受试者的代谢具有信号传导效应的化合物(效应化合物)。因此，效应细胞优选地产生信号传导分子，优选地胰岛素、胰高血糖素、凝血因子、生长激素和细胞因子中的至少一种。优选地，效应细胞产生胰岛素，更优选地人胰岛素。因此，效应细胞优选地是胰岛素分泌细胞，更优选地分泌人胰岛素的细胞；因此，效应细胞优选地是人β细胞或人胰岛。然而，还设想了效应细胞是在整合到效应基质、生物打印和/或植入(例如体外)之前分化成胰岛素分泌细胞的细胞；或者是在体内(例如原位，优选地在植入的效应基质中)分化成胰岛素分泌细胞的细胞。分化为胰岛素分泌细胞的示例性效应细胞特别地包括人诱导多能干细胞、脂肪组织源性干细胞、间充质干细胞、胰腺前体细胞和胰岛素转染细胞。优选地，效应细胞包括胰岛瘤(insulinoma)细胞。还优选地，效应细胞包括利用用于胰岛素(优选地人胰岛素)的表达构建体稳定转染的细胞，以及任选的内皮细胞。优选地，效应细胞包含在胰岛或胰岛样簇中。

如本文中使用的，术语“紧固元件”涉及适于至少部分地环绕管状身体结构的血管周围植入物的任何元件。因此，紧固元件优选地适于通过提供与管状身体结构的紧密接触而将血管周围植入物保持就位。紧固元件的具体构造由技术人员基于设想用于紧固的具体管状身体结构、血管周围植入物的位置和其他因素来选择。优选地，管状身体结构是血管；因此，技术人员理解垂直于血管的纵轴施加压力是不期望的。因此，在这样的情况下，紧固元件优选地至少部分地环绕管状身体结构，同时基本上不在其上施加压力。更优选地，紧固元件环绕管状身体结构的至少一半、更优选地至少³/₄、最优选地整个周缘。因此，紧固元件(更优选地血管周围植入物本身)环绕管状身体结构。在这样的情况下，紧固元件可以由血管周围植入物的外壳形成，例如使得紧固元件是包含在血管周围植入物的外壳中的通道，优选地具有与管状身体结构相对应的直径。

在血管周围植入物中，外壳、容器和紧固元件被布置成使得在装置植入之后，用于效应基质的容器至少部分地与所述管状身体结构和/或源自所述管状身体结构的脉管系统接触。因此，血管周围植入物适于使容器紧邻管状身体结构，以便允许容器和管状身体结构相互作用。至少部分直接接触是优选的，尽管这可能并不总是必要的。优选地，布置适于使得管状身体结构的生长物(向外生长，outgrowth)(诸如来自管状身体结构的脉管系统)至少部分地涂覆容器的内腔，从而允许在其植入之后在生长物和效应基质之间交换可扩散化合物。优选地，外壳、容器和任选的效应基质形成适于至少部分地环绕所述管状身体结构的通道，其中所述通道优选地具有与管状身体结构的直径相对应的直径。优选地，容器被布置成使得在植入之后，效应基质至少部分地与所述管状身体结构和/或源自所述管状身体结构的脉管系统扩散接触，其中所述扩散接触是经由组织间液的。更优选地，容器被布置成使得在植入之后，效应基质至少部分地与所述管状身体结构和/或源自所述管状身体结构的脉管系统直接接触。然而，还设想了紧固元件提供一个或多个介导脉管系统向容器生长的通道，其中容器以及插入之后的效应基质不与管状身体结构直接接触；这样的间接接触也包含在如本文中使用的术语“接触”中。

血管周围植入物可以是单个装置。例如，血管周围植入物可以包括基本上圆形的紧固元件，管状身体结构可以插入到其中，例如经由紧固元件中的开口或者通过包括两个可互连的半圆的紧固元件。血管周围植入物还可以由两个半圆柱形元件构成，所述两个半圆柱形元件一起形成通道，例如经由铰链连接，其可以安装在管状身体结构上以环绕所述管状身体结构。因此，紧固元件优选地由所述外壳和/或用于效应基质的所述容器形成。然而，还设想了血管周围植入物可以例如由两个紧固元件、外壳和容器构成；在这样的情况下，外壳和容器优选地形成所述紧固模块之间的桥接元件，其中所述紧固模块优选地适于被紧固至两个不同的管状身体结构，以便允许形成桥接所述两个不同的管状身体结构的脉管系统。优选地，至少部分地被第一紧固元件环绕的管状身体结构是动脉，并且被第二紧固元件环绕的管状结构是静脉，其中优选地所述管状结构是上腹蒂的动脉和静脉。

然而，血管周围植入物也可以是包括单独模块的模块化装置；例如，紧固元件可以是分立的紧固模块，具有与容器模块和/或外壳模块的可拆卸连接。血管周围植入物还可以由两个半圆柱形模块构成，所述两个半圆柱形模块一起形成通道，其可以安装在管状身体结构上以环绕所述管状身体结构。此外，外壳可以是分立的模块，具有根据应用插入一个或多个容器模块的选项。因此，血管周围植入物可以例如由两个紧固模块、外壳模块和容器模块构成；在这样的情况下，外壳模块和容器模块优选地形成介入所述紧固模块的桥接模块，其中所述紧固模块优选地适于被紧固至两个不同的管状身体结构，以便允许形成桥接所述两个不同的管状身体结构的脉管系统。优选地，至少部分地被第一紧固模块环绕的管状身体结构是动脉，并且被第二紧固模块环绕的管状身体结构是静脉，其中优选地所述管状结构是上腹蒂的动脉和静脉。在前述实施方案中，桥接模块可以例如适于经由狭槽(slot)连接件连接至所述紧固元件，所述狭槽连接件在移除时对跨模块的脉管系统施加剪切力使得桥接元件可以被移除(包括任何向内生长的脉管系统)。

此外，至少部分地环绕第一管状身体结构的第一血管周围植入物可以适于经由连接器连接至至少部分地环绕第二管状身体结构的第二血管周围植入物。此外，第一血管周围植入物可以适于连接至在同一管状身体结构上的第二血管周围植入物。因此，第二血管周围植入物可以沿着管状身体结构的轴线布置，或者可以平行于管状身体结构的轴线布置。优选地，至少部分地被第一血管周围植入物环绕的管状身体结构是动脉，并且被第二血管周围植入物环绕的管状结构是静脉，其中优选地所述管状结构是上腹蒂的动脉和静脉。

用于连接血管周围植入装置或其模块的装置和方法是技术人员已知的。优选的连接器是快动(snap-action)连接器、拧接式(screw-on)连接器或狭槽连接器。

优选地，血管周围植入物包括至少一个传感器元件。如本文中使用的，术语“传感器元件”包括技术人员认为适合提供关于受试者的生理状态或包含在血管周围植入物中的效应细胞的状态的信息的任何和所有传感元件。因此，传感器元件可以包括用于血液和/或生理参数的传感器，所述参数优选地选自由血糖、血胰岛素、氧浓度、二氧化碳浓度、pH、ATP浓度、NADH浓度和FADH₂浓度组成的组，更优选地是血糖和/或血胰岛素。传感器优选地根据包含在或计划包含在血管周围植入物中的效应细胞来选择。优选地，传感器元件包括血糖传感器、血胰岛素传感器、氧传感器(例如用于测量效应基质中的效应细胞的氧消耗率)、二氧化碳传感器(例如用于测量效应基质中的效应细胞的二氧化碳水平)、pH传感器(例如用于测量效应基质和/或血液中的pH梯度)、ATP传感器(例如用于测量效应基质中的效应细胞的ATP水平)、NADH传感器(例如用于测量效应基质中的效应细胞的NADH水平)和FADH₂传感器(例如用于测量效应基质中的效应细胞的FADH₂水平)中的至少一种。还优选地，传感器元件包括血糖传感器和/或血胰岛素传感器，特别地在效应细胞是胰岛素分泌细胞的情况下。优选地，葡萄糖传感器位于血管周围植入物的传入侧、优选地位于由血管周围植入物环绕的动脉的入口侧，和/或优选地血管周围植入物包括位于血管周围植入物的传出侧、优选地位于由血管周围植入物环绕的静脉的出口侧的胰岛素传感器。然而，血管周围植入物还可以包括位于血管周围植入物的传入侧、优选地位于由血管周围植入物环绕的静脉的入口侧的胰岛素传感器。还优选地，传感器元件包括氧传感器、葡萄糖传感器、pH传感器、乳酸传感器、胰岛素传感器、C-肽传感器、炎性生物标志物传感器和/或用于细胞活力的标志物的传感器，它们中的任何一个可以优选地包括在容器中或容器附近。合适的传感器是本领域已知的；在一个实施方案中，传感器元件是微传感器，在另一个实施方案中是酶促微传感器。

术语“治疗(treating/treatment)”是指本文提及的疾病或病症或者伴随其的症状的显著程度的改善。如本文中使用的，所述治疗还包括相对于本文提及的疾病或病症的健康的完全恢复。应当理解，如本文中使用的，术语“治疗”可能并非对所有待治疗的受试者都是有效的。然而，所述术语应要求，优选地，统计学显著部分的患有本文提及的疾病或病症的受试者可以被成功治疗。可以利用各种公知的统计学评价工具(例如置信区间的确定、p-值确定、学生t-检验、Mann-Whitney检验等)由本领域技术人员在没有另外周折的情况下确定部分是否是统计学显著的。优选的置信区间为至少90％、至少95％、至少97％、至少98％或至少99％。p-值优选地为0.1、0.05、0.01、0.005或0.0001。优选地，治疗应对给定队列或群体的受试者的至少10％、至少20％、至少50％、至少60％、至少70％、至少80％或至少90％是有效的。优选地，治疗是治疗糖尿病，优选地1型糖尿病(优选地包括MODY糖尿病)、2型糖尿病、3型糖尿病、原发性甲状腺功能减退、垂体功能不全、肾上腺功能不全、继发性卵巢功能不全(诸如例如希恩综合征(Sheehan syndrome))、原发性性腺功能减退、促性腺激素分泌不足性男性不育症(hypogonadotropic male infertility)(作为性别重置激素疗法的一种形式)或者内源性或外源性或联合凝血系统病症(诸如von-Willebrand-Jürgens综合征)。更优选地，治疗是治疗糖尿病，优选地1型糖尿病(优选地包括MODY糖尿病)、2型糖尿病或3型糖尿病。

如本文中使用的，术语“预防”涉及在受试者中将相对于本文提及的疾病或病症的健康保持一定时间段。应当理解，所述时间段可以取决于已施用的药物化合物的量和本说明书其他地方讨论的受试者的个体因素。应当理解，预防可能并非对用根据本发明的化合物治疗的所有受试者都是有效的。然而，所述术语要求，优选地，统计学显著部分的队列或群体中的受试者被有效防止遭受转移、侵袭和/或减轻(缓解，remission)。优选地，在该上下文中设想了一组或一群的受试者，其通常(即在没有根据本发明的预防措施的情况下)将发展转移、侵袭和/或减轻中的至少一种。可以利用本说明书其他地方讨论的各种公知的统计学评价工具由本领域技术人员在没有另外周折的情况下确定部分是否是统计学显著的。

有利地，在构成本发明基础的工作中发现，通过用介导和/或改善脉管系统的向内生长的化合物涂覆血管周围植入物的外壳，可以改善利用其维持所需的因子的效应细胞的供应；此外，发现通过使植入物紧邻血管，可以改善脉管系统的向内生长，特别地在植入物被植入在动脉和静脉之间的情况下。

以上进行的定义适用于以下内容(加以必要的变动)。下面进一步进行的另外的定义和解释也适用于本说明书中描述的所有实施方案(加以必要的变动)。

本发明进一步涉及用于治疗疾病、优选地糖尿病的效应细胞，其中所述效应细胞包含在根据本发明的血管周围植入物中；优选地，所述疾病是糖尿病。

本发明还涉及一种用于治疗受试者的疾病、优选地糖尿病的方法，其包括将根据本发明的血管周围植入物植入所述受试者中。

本发明的治疗方法优选地是体内方法。此外，它还可以包括除了上面明确提及的那些之外的步骤。例如，另外的步骤可以涉及例如在治疗之前诊断疾病，或者在治疗期间监视血管周围植入物和/或受试者。此外，所述步骤中的一个或多个可以通过自动化设备来进行。优选地，所述方法包括植入血管周围装置以环绕管状身体结构。

本发明还涉及一种套件，其包括：(i)本发明的模块化血管周围植入物的至少两个模块，和/或(ii)血管周围植入物，以及本发明的效应基质、第二血管周围植入物和本发明的桥接单元中的至少一种。

如本文中使用的，术语“套件”是指可以包装在一起或可以不包装在一起的前述化合物、装置或试剂的集合。套件的组件可以作为如上文所指定的单独模块包含或作为单个血管周围植入物提供。在一个实施方案中，套件的任选的包装允许套件的化合物易位，特别地共同易位；因此，包装可以特别地是包括所有指定组件的可运输容器。此外，应当理解，本发明的套件可以用于实践上文提及的方法。在一个实施方案中，设想了以即用方式提供所有组件以用于实践以上提及的方法。此外，套件优选地含有用于实施所述方法的说明书。说明书可以通过纸质或电子形式的用户手册提供。例如，手册可以包括用于解释当使用套件进行前述方法时获得的结果的说明。优选地，套件包括另外的组件。优选地，套件适于用于本发明的方法，更优选地适于包括进行所述一种或多种方法所需的所有组件。

本发明还涉及一种制造血管周围植入物的方法，其包括

(a)制造如上文所指定的血管周围植入物；和

(b)制造本发明的效应基质，

其中所述外壳和所述效应基质被制造以形成适于环绕受试者的管状身体结构的中心通道。优选地，所述方法包括另外的步骤(a0)，其确定在计划植入部位处的管状身体结构的直径和/或几何形状，并且优选地还包括将所述中心通道的直径和/或几何形状调整至在步骤(a0)中确定的管状身体结构的直径。因此，血管周围植入物优选地适于受试者的解剖结构。

优选地，外壳、效应基质和/或基质材料是如上文所指定的生物相容性的。还优选地，效应基质、外壳和/或紧固元件在植入时、更优选地在植入时和植入后不与受试者的循环系统液体连通。还优选地，效应基质和任选的血管周围植入物可以在受试者身体内不留下效应细胞的情况下被移出和切除。

鉴于上述内容，特别设想了以下实施方案：

实施方案1：一种血管周围植入物，所述血管周围植入物包括

(i)外壳，其包括用于效应基质的容器，以及

实施方案2：根据实施方案1所述的血管周围植入物，其中所述管状身体结构包括至少一根血管。

实施方案3：根据实施方案1或2所述的血管周围植入物，其中所述管状身体结构包括至少一根血管，优选地中等尺寸的血管，优选地具有2mm至25mm的直径。

实施方案4：根据实施方案1至3中任一项所述的血管周围植入物，其中所述管状身体结构还包括至少一根神经，优选地神经索。

实施方案5：根据实施方案1至4中任一项所述的血管周围植入物，其中所述管状身体结构是脉管束，优选地上腹蒂。

实施方案6：根据实施方案1至5中任一项所述的血管周围植入物，其中所述紧固元件由所述外壳和/或用于效应基质的所述容器形成。

实施方案7：根据实施方案1至6中任一项所述的血管周围植入物，其中所述血管周围植入物还包括效应基质。

实施方案8：根据实施方案1至7中任一项所述的血管周围植入物，其中所述外壳、用于效应基质的所述容器和任选的所述效应基质形成适于至少部分地环绕所述管状身体结构的通道。

实施方案9：根据实施方案1至8中任一项所述的血管周围植入物，其中所述通道具有与管状身体结构的直径对应的直径。

实施方案10：根据实施方案1至9中任一项所述的血管周围植入物，其中所述外壳具有基本上圆柱形的形式。

实施方案11：根据实施方案1至10中任一项所述的血管周围植入物，其中所述外壳具有网状结构，优选地具有面积为0.1mm2至10mm2的开口。

实施方案12：根据实施方案1至11中任一项所述的血管周围植入物，其中所述外壳包含聚己内酯，优选地由聚己内酯组成。

实施方案13：根据实施方案1至12中任一项所述的血管周围植入物，其中所述外壳至少部分地涂覆有至少一种调节剂化合物。

实施方案14：根据实施方案13所述的血管周围植入物，其中所述调节剂化合物是肝素和/或生长因子，优选地碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)、神经生长因子(NGF)和/或血管内皮生长因子(VEGF)。

实施方案15：根据实施方案1至14中任一项所述的血管周围植入物，其中所述植入物由两个基本上半圆柱形的元件构成，所述两个基本上半圆柱形的元件一起形成围住所述管状身体结构的中心通道。

实施方案16：根据实施方案15所述的血管周围植入物，其中所述两个基本上半圆柱形的元件可通过快动连接件连接。

实施方案17：根据实施方案1至16中任一项所述的血管周围植入物，其中所述血管周围植入物适于在植入后环绕所述管状身体结构。

实施方案18：根据实施方案1至17中任一项所述的血管周围植入物，其中所述血管周围植入物是卡扣式(snap-on)植入物。

实施方案19：根据实施方案1至18中任一项所述的血管周围植入物，其中所述血管周围植入物是第一血管周围植入物，并且还包括允许与第二血管周围植入物互连的连接器。

实施方案20：根据实施方案19所述的血管周围植入物，其中所述第二血管周围植入物沿着管状身体结构的轴线布置。

实施方案21：根据实施方案19或20所述的血管周围植入物，其中所述第二血管周围植入物平行于管状身体结构的轴线布置。

实施方案22：根据实施方案19至21中任一项所述的血管周围植入物，其中所述第二血管周围植入物至少部分地环绕第二管状身体结构。

实施方案23：根据实施方案19至22中任一项所述的血管周围植入物，其中至少部分地由第一血管周围植入物环绕的管状身体结构是动脉，并且其中由第二血管周围植入物环绕的管状结构是静脉。

实施方案24：根据实施方案19至23中任一项所述的血管周围植入物，其中所述管状结构是上腹蒂的动脉和静脉。

实施方案25：根据实施方案19至24中任一项所述的血管周围植入物，其中所述第一血管周围植入物和所述第二血管周围植入物经由桥接元件连接。

实施方案26：根据实施方案19至25中任一项所述的血管周围植入物，其中至少部分地环绕第一管状身体结构的第一紧固元件和至少部分地环绕第二管状身体结构的第二紧固元件经由桥接元件连接。

实施方案27：根据实施方案26所述的血管周围植入物，其中所述桥接元件至少部分地具有网状结构，优选地具有面积为0.1mm2至10mm2的开口。

实施方案28：根据实施方案26或27所述的血管周围植入物，其中所述桥接元件包含聚己内酯，优选地由聚己内酯组成。

实施方案29：根据实施方案26至28中任一项所述的血管周围植入物，其中所述桥接元件至少部分地涂覆有至少一种调节剂化合物。

实施方案30：根据实施方案19至29中任一项所述的血管周围植入物，其中所述第一血管周围植入物、所述第二血管周围植入物和任选的所述桥接元件作为单个装置提供。

实施方案31：根据实施方案19所述的血管周围植入物，其中血管周围植入物和第二血管周围植入物在互连后沿着由管状身体结构形成的轴线布置。

实施方案32：根据实施方案8至31中任一项所述的血管周围植入物，其中所述内部通道的直径和/或效应细胞的数量以患者特异的方式调整。

实施方案33：根据实施方案1至32中任一项所述的血管周围植入物，其中所述血管周围植入物包括至少一个传感器元件。

实施方案34：根据实施方案33所述的血管周围植入物，其中所述传感器元件包括用于血液和/或生理参数的传感器。

实施方案35：根据实施方案34所述的血管周围植入物，其中所述血液和/或生理参数选自由以下各项组成的组：血糖、血胰岛素、氧浓度、二氧化碳浓度、pH、ATP浓度、NADH浓度和FADH2浓度，优选地是血糖和/或血胰岛素。

实施方案36：根据实施方案1至35中任一项所述的血管周围植入物，其中所述血管周围植入物包括位于血管周围植入物的传入侧、优选地位于由血管周围植入物环绕的动脉的入口侧的葡萄糖传感器。

实施方案37：根据实施方案1至36中任一项所述的血管周围植入物，其中所述血管周围植入物包括位于血管周围植入物的传出侧、优选地位于由血管周围植入物环绕的静脉的出口侧的胰岛素传感器。

实施方案38：根据实施方案1至37中任一项所述的血管周围植入物，其中所述血管周围植入物包括位于血管周围植入物的传入侧、优选地位于由血管周围植入物环绕的静脉的入口侧的胰岛素传感器。

实施方案39：根据实施方案1至38中任一项所述的血管周围植入物，其中所述血管周围植入物还包括效应基质。

实施方案40：根据实施方案1至39中任一项所述的血管周围植入物，其中所述效应基质包括基质材料和效应细胞。

实施方案41：根据实施方案1至40中任一项所述的血管周围植入物，其中所述效应基质是生物打印的效应基质，优选地3D生物打印的效应基质。

实施方案42：根据实施方案1至41中任一项所述的血管周围植入物，其中所述基质材料包含明胶甲基丙烯酸酯共混水凝胶，优选地由明胶甲基丙烯酸酯共混水凝胶组成。

实施方案43：根据实施方案40至42中任一项所述的血管周围植入物，其中所述效应细胞分泌胰岛素、胰高血糖素、生长激素和细胞因子中的至少一种。

实施方案44：根据实施方案40至43中任一项所述的血管周围植入物，其中所述效应细胞包括胰岛素分泌细胞，优选地利用用于人胰岛素的表达构建体稳定转染，以及任选的内皮细胞。

实施方案45：根据实施方案1至44中任一项所述的血管周围植入物，其中所述效应基质具有高表面积与体积比，优选地至少2cm-1、更优选地至少5cm-1、仍更优选地至少10cm-1、最优选地至少25cm-1。

实施方案46：根据实施方案1至45中任一项所述的血管周围植入物，其中所述效应基质包括包含效应细胞的内层和不包含效应细胞的外层。

实施方案47：根据实施方案1至46中任一项所述的血管周围植入物，其中所述容器包括介入效应基质和管状身体结构和/或源自所述管状身体结构的脉管系统之间的非细胞渗透膜。

实施方案48：根据实施方案1至47中任一项所述的血管周围植入物，其中所述效应基质由非细胞渗透膜围住。

实施方案49：用于治疗疾病、优选地糖尿病的效应细胞，其中所述效应细胞包含在根据实施方案1至48中任一项所述的血管周围植入物中。

实施方案50：一种用于治疗受试者的疾病、优选地糖尿病的方法，所述方法包括将根据实施方案1至48中任一项所述的植入所述受试者中。

实施方案51：根据实施方案50所述的方法，其中所述植入包括植入所述血管周围装置以环绕管状身体结构。

实施方案52：一种套件，所述套件包括：(i)根据实施方案1至48中任一项所述的模块化血管周围植入物的至少两个模块，和/或(ii)血管周围植入物，以及效应基质、第二血管周围植入物和桥接单元中的至少一个。

实施方案53：一种制造血管周围植入物的方法，所述方法包括

(a)制造如在实施方案1至48中任一项中指定的血管周围植入物；和

(b)制造效应基质，

其中所述外壳和所述效应基质被制造以形成适于环绕受试者的管状身体结构的中心通道。

实施方案54：根据实施方案53所述的方法，其中所述方法包括另外步骤(a0)：确定在计划植入部位处的管状身体结构的直径和/或几何形状，并且其中所述方法还包括将所述中心通道的直径和/或几何形状调整至在步骤(a0)中确定的管状身体结构的直径。

实施方案55：根据前述实施方案中任一项所述的主题，其中所述外壳、所述效应基质和/或所述基质材料是生物相容性的。

实施方案56：根据前述实施方案中任一项所述的主题，其中所述效应基质、所述外壳和/或所述紧固元件在植入时不与受试者的循环系统液体连通。

实施方案57：根据前述实施方案中任一项所述的主题，其中所述受试者是哺乳动物，优选地人类。

实施方案58.根据前述实施方案中任一项所述的主题，其中所述效应基质和任选的血管周围植入物可以在受试者身体内不留下效应细胞的情况下被移出和切除。

将本说明书中引用的所有参考文献关于其整个公开内容以及本说明书中具体提及的公开内容通过引用结合于此。

附图说明

图1：血管周围植入物100的示例性实施方案，血管周围植入物100具有外壳110、容器120和效应基质130，环绕管状身体结构140；在示例性实施方案中，紧固元件160由外壳110形成为血管周围植入物100的中心通道。

图2：图1的示例性实施方案的侧视图(a、b)、倾斜顶视图(c)和打开侧视图。

图3：作为可以生物打印的折叠片材的效应基质130的示例性实施方案。

图4：(a)血管周围植入物100的示例性实施方案，血管周围植入物100包括分别环绕动脉140(右)和静脉140(左)的两个紧固元件160，其通过桥接元件150连接并且包括两个传感器元件170；(b)沿轴线A-A'的横截面视图。

图5：包括分别环绕动脉140(右)和静脉140(左)的两个血管周围植入物100的示例性实施方案的横截面视图，其部分地涂覆有生长因子涂层180，例如VEGF。

图6：在从受精鸡卵中移出后，自动鉴别脉管结构并且分析外壳组件110(此处：3D打印的PCL支架)的总血管网络长度。肝素功能化的外壳组件110是生物相容性的。在9天的测定期内实现了广泛的脉管向内生长和新血管生成。

图7：一旦外壳组件的表面通过肝素的共价结合而功能化，外壳组件110内及周围的脉管向内生长和新血管生成增强。

图8：图3：绒毛尿囊膜测定是一种用于研究组织工程移植物中的血管生成的合适模型。在9天的测定期之后，在PCL外壳组件和含有细胞的水凝胶效应基质结构中都看到广泛、快速的脉管向内生长。卵外CAM测定实验能够实现肝素化PCL外壳与未处理对照的直接比较，并且验证了肝素化对于增强脉管向内生长的有益性能(a-c，a：箭头指示鸡胚的眼)。卵内CAM测定实验用于研究3D生物打印的含有效应细胞的效应基质(d-f，d：箭头指示效应基质)。脉管结构(箭头)渗入支架中(g、h)。(g)CAM测定移出物(外植体，explant)的抗胰岛素免疫组织化学染色。(h)CAM测定移出物的H&E染色。快速血管形成维持了胰岛素分泌效应细胞的活力和功能。检测到岛周和岛内(星号)血管(g、h)。比例尺(a、d)为10mm，(b、c、e、f)2mm，(g、h)50μm。(颜色，双柱)。

以下实施例应仅举例说明本发明。无论如何，它们不应被解释为限制本发明的范围。与以下实施例相关的数据也公布在Salg等人(2022)，J Tissue Eng 13，20417314221091033，doi:10.1177/20417314221091033中，其通过引用结合于此。

实施例1：制造包括外壳110、紧固元件160和效应基质130的血管周围植入物100的示例性描述

1.1用于通过d打印或3D生物打印进行制造的计算机辅助设计(CAD)模型创建和切片

利用开源包Blender(www.blender.org)来创建外壳110、紧固元件160和效应基质130结构的CAD模型。利用Cura软件包(v4.1，Ultimaker，Utrecht，NL；可从www.ultimaker.com/en/products/ultimaker-cura-software获得)将模型从标准三角测量语言转换为数控G编程语言，以用于由聚己内酯组成的外壳110和紧固元件160的双挤出3D打印。对于效应基质130的3D生物打印，应用了集成切片软件(CellInk，Gothenburg，Sweden)。

由聚己内酯、其肝素表面功能化和随后的生长因子添加组成的外壳110和紧固元件160的3D打印。

使用基于双挤出的3D打印机(UM S5，Ultimaker，Utrecht，Netherlands)来制造外壳110和紧固元件160组件。将聚己内酯长丝(FacilanTM PCL 100 Filament 2.85mm，3D4Makers，Haarlem，Netherlands；MW：50 000g/mol)用于这些结构，并且聚乙烯醇长丝(PVA；Ultimaker)作为牺牲性、水溶性支撑结构。聚己内酯用AA0.25mm打印头挤出，PVA用BB0.4mm打印头挤出，使用以下设置：打印速度20mm/s，建造板温度30℃，风扇速度100％，AA打印头温度140℃，BB打印头温度215℃。为了在低至140℃的温度下打印聚己内酯，通过前缀代码‘M302’手动编辑g-代码，以避免装置特异性一致性检查。对于肝素表面功能化，将1％(w/v)肝素(Lot#H0200000，Merck，Darmstadt，Germany)溶解在pH为5.5的0.05m 2-(N-吗啉代)乙磺酸一水合物(MES)缓冲液(Lot#K49565026903，Merck)中。将一定量的0.5m 1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺(EDC)(Lot#E7750，Merck)和0.5m N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)(Lot#BCBW6640，Merck)添加到肝素溶液中。3D打印的外壳110和紧固元件160预先在MES缓冲液中平衡30分钟，随后浸入反应混合物中。然后将反应混合物在室温搅拌8h。通过用无菌H₂O充分洗涤以移除未结合的肝素来终止反应。通过在室温下将支架在磷酸盐缓冲盐水(PBS)中的β成纤维细胞生长因子(bFGF；500ng/ml)或神经生长因子(NGF；500ng/ml)中浸没2h来进行生长因子添加。这些元件可以储存在PBS中。通过扫描电子显微镜证实肝素在聚己内酯上的共价结合(与未处理对照相比)。功能化随着时间的推移保持稳定(4周，储存在PBS中)。

1.2使用胰岛素分泌细胞系或胰岛素分泌效应细胞和另外的辅助细胞的共培养物的含有效应细胞的效应基质130的3D生物打印

将用于实验设置的以下示例性方案用于作为胰岛素分泌效应细胞的INS-1 832/3细胞系(获自Merck，Darmstadt，Germany)和作为另外的辅助细胞的HUVEC细胞系(共培养物；获自美国模式培养物保藏中心(American Type Culture Collection)，Manassas，VA，USA)。每月通过聚合酶链式反应进行支原体测试。使用胰岛素分泌效应细胞直至第10代；通过遗传霉素抗性的选择来确保胰岛素产生功能。将效应细胞在补充有10％胎牛血清(Gibco)、1％遗传霉素(Merck)、1％HEPES1M(Gibco)、1％丙酮酸钠100mM(Merck)和0.1％2-巯基乙醇(Merck)的RPMI-1640(Gibco，Thermo Fisher Scientific，Waltham，MA，USA)中培养。将辅助细胞在补充有1％青霉素/链霉素(Merck)和5％胎牛血清的内皮细胞生长培养基(Lot#211-500，Cell Applications，San Diego，CA，USA)中培养。对于共培养物，根据细胞比率来选择培养基组成。使细胞在T75烧瓶(Corning，NY，USA)中在37℃和5％CO₂下生长。

使用3D生物打印机BioX(CellInk，Gothenburg，Sweden)进行生物打印。气动挤出打印头用于挤出基质材料(此后称为生物墨水)。将3×10⁶个细胞/ml效应基质材料用于生物打印。这些细胞(仅胰岛素分泌细胞(此处：INS-1 832/3)或以1:2比率的胰岛素分泌细胞与内皮细胞(此处：HUVEC))分别在RPMI-1640或RPMI-1640和内皮细胞生长培养基的1:2混合物中稀释，并且使用母-母鲁尔锁适配注射器以1:10与另外含有藻酸盐、黄原胶和层粘连蛋白411(GelXA LAMININK 411，Lot#IK-3X2123，CellInk)的明胶甲基丙烯酸酯效应基质温和混合。胰岛素分泌细胞/内皮细胞比率基于天然胰岛微环境选择，并且由于优异的效果，以1:5比率相比。将载有细胞的效应基质转移至UV-屏蔽盒中并且以100g离心1分钟以移除任何空气。将盒(预冷却至4℃)装入气动打印头中。利用以下设置进行24孔板(Corning)中的生物打印：21号锥形喷嘴，挤出压力23kPa，打印速度8mm/s，50ms预流延迟，填入15％，在与打印层5cm的距离下在405nm下交联2s。

实施例2：功能测试的示例性描述：葡萄糖刺激的胰岛素分泌(GSIS)

对于GSIS实验，在与效应基质混合以进行生物打印之前，根据制造商的方案，利用红色荧光膜插入染料PKH-26(Lot#SLBW0232，Merck)对胰岛素分泌效应细胞进行染色。简言之，将细胞使用0.25％胰蛋白酶-EDTA(Gibco)进行胰蛋白酶消化，利用Dulbecco’s PBS(DPBS；PromoCell GmbH，Heidelberg，Germany)冲洗，并且最后沉淀(pelleted)。将沉淀重新悬浮在稀释剂A中，并且将溶解在稀释剂A中的PKH-26染料添加至细胞。在快速混合和温育后，添加培养基。将细胞悬浮液离心并且进行进一步的洗涤步骤。测量效应基质130中的3D生物打印效应细胞组(低葡萄糖：n＝22；高葡萄糖：n＝20)以及效应基质中的效应细胞和辅助细胞共培养物组(低葡萄糖：n＝22；高葡萄糖：n＝21)(效应细胞接种在PCL/肝素-PCL外壳元件上(每个孔中，1ml RPMI-1640中的2×10⁵个细胞))以及2D单层对照组的胰岛素分泌。在2D单层培养物组中，将效应细胞接种在4孔室载玻片中(每个孔中，1ml RPMI-1640中的10^5个细胞)(Thermo Fisher Scientific)。在2天后更换培养基，并且在所有条件下在第3天进行GSIS。为了制备GSIS溶液，向SILAC RPMI-1640 Flex(A2494201，Gibco)中补充MgSO4(1.16mmol/l最终浓度)(Merck)、CaCl₂(2.5mmol/l最终浓度)(Merck)、20mM HEPES和0.2％BSA(Merck)。通过用低葡萄糖溶液(1.67mM D-葡萄糖)冲洗细胞一次、接着在1ml低葡萄糖溶液中温育1h来启动GSIS。之后，加入1ml的低葡萄糖溶液或1ml的高葡萄糖溶液(16.7mM D-葡萄糖)，接着温育2h。取500μl量的培养基并且在1.5-mlEppendorf管中短暂离心(减速旋转，spun down)。接下来，使用400μl上清液以通过化学发光免疫测定(ADVIA CENTAUR，Siemens Medical Solutions，Malvern，PA，USA)测定胰岛素浓度。在2D样品在室载玻片上的GSIS之后，将细胞在5％甲醛溶液中温育15分钟，用DPBS冲洗两次，干燥10分钟，并且用具有4',6-二脒基-2-苯基吲哚(DAPI；Abcam；Cambridge；UK)的Fluoroshield封固剂和盖玻片覆盖。类似地，将3D生物打印的样品固定并且转移至载玻片，用两滴Shandon Consul封固剂(Thermo Fisher Scientific)覆盖，并且用盖玻片挤压直至压平。使用Leica DMi8荧光显微镜对细胞进行计数，其中用于PKH-26成像的设置如下：10×放大倍率、Y3滤光块、260ms曝光时间、增益7。DAPI成像采用以下设置进行：10×放大倍率、DAPI滤光块、10.5ms曝光时间、增益4。利用Leica LAS X软件进行图像处理，并且将子图像组装成描绘整个圆顶或整个孔底的镶嵌图案(mosaics)。利用ImageJ(Fiji包)对细胞进行计数。在基于PCL聚合物外壳的培养物的情况下，使用补充有蛋白酶抑制剂(cOmpleteMini，Roche，Basel，Switzerland)的放射免疫沉淀测定(RIPA)缓冲液来裂解细胞，并且在冰上温育10分钟。使用二辛可宁酸(BCA)测定(Pierce BCA蛋白质测定试剂盒，ThermoFisher Scientific)来测定蛋白质浓度。根据制造商的方案进行测定。在24孔板的n＝12个孔中，将10^5个INS-1细胞接种在1ml RPMI-1640中，以将总蛋白与细胞数关联起来。在48h后，更换培养基，接着再温育24h。在n＝6个孔中使用250μl RIPA缓冲液+蛋白酶抑制剂来裂解细胞，并且测定总蛋白。剩余的孔用5％福尔马林固定，用PBS冲洗两次，并且使用具有DAPI的Fluoroshield封固剂封固。在细胞计数之后，获得细胞数和总蛋白之间的换算因子。

实施例3：血管周围植入物的血管化：使用外壳组件110和效应基质组件130将血管周围植入物100异种移植到受精鸡卵的绒毛尿囊膜上导致广泛的血管化，这使得能够维持效应细胞的活力和功能。

如之前所述的(Zhao等人，Int J Cancer 2018；142:1440-52，Int J Cancer)，从当地生态孵化场(Gefluegelzucht Hockenberger，Eppingen，Germany)获得来自基因相同的杂交Lohman Brown鸡的受精卵。卵在小鸡发育的第0天交付，并且立即用70％温乙醇清洗。将卵放入处于37.8℃和45-55％湿度的配有激活的转动机构的数字电动饲养机(168/D型，Siepmann GmbH，Herdecke，Germany)中，以开始胚鸡发育的第1天。在孵化四天后，关闭孵化器的转动机构，并且在蛋壳上切一个小孔以通过移出3ml白蛋白而使胚胎结构从蛋壳上脱离。将孔用胶带(BSN Medical，Hamburg，Germany)覆盖，并且在关闭转动机构的情况下进一步孵化卵。在胚胎发育的第9天，移除胶带并且用注射器针头轻轻地刮擦绒毛尿囊膜(CAM)的上皮层，以确保分别对异种移植物或血管周围植入物100的立即血液供应。将外壳组件110和含有效应细胞的生物打印效应基质组件130(此处：异种移植物)置于CAM上。外壳组件110由用共价结合的肝素功能化的3D打印PCL支架和如实施例1所述的普通PCL支架组成。在植入之前，将外壳组件110用70％乙醇消毒48h。为了移出，如先前所述的(Aleksandrowicz等人，ALTEX 2015；32:143-147)，在发育的第18天(孵化前的3天)对小鸡进行安乐死。将外壳组件110和含有效应细胞的生物打印效应基质130切除(包括周围的CAM)，并且在进一步成像之前在PBS中短暂清洗。每个样本均通过立体显微镜(Leica MZ10F，Leica Microsystems GmbH，Wetzlar，Germany)成像。利用自动图像分析软件(WimCAM；CAM测定图像分析解决方案，版本1.1，Wimasis，2016)来分析外壳组件的图像。将切除的效应基质组件130固定在5％甲醛(Otto Fischar GmbH&Co.KG，Saarbruecken，Germany)中，并且在24h后转移到70％乙醇中。根据制造商的说明书，使用HistoGel^TM(Lot#370234，HG-4000-012，Thermo Fisher Scientific)和低温模具(cryomold)(Tissue-Tek^TM，Cryomold^TM，Thermo Fisher Scientific)来包埋固定的、移出的效应基质130。在石蜡包埋后，将来自每个实验组的随机选择块以5μm连续切片连续取样、编号并且进行处理以用于组织学。将具有奇数编号的载玻片用Mayer苏木精-伊红(H/E)染色，而将具有偶数编号的那些进行胰岛素免疫染色。因此，使用以1:100在背景降低抗体稀释剂(S3022，Dako，AgilentTech.，Santa Clara，CA，USA)中过夜的抗胰岛素一抗(单克隆小鼠IgG，2D11-H5，Lot#SC-8033，SantaCruz，Dallas，TX，USA)，以及多克隆山羊抗小鼠二抗(Dako，Agilent Tech.)(3-3'二氨基联苯胺染色与随后的苏木精复染)。另外，利用抗鸡CD34一抗(单克隆小鼠IgG；Lot#AV138，UniProt E1BUT3，禽类免疫学工具箱项目，Bio-Rad Laboratories GmbH，Feldkirchen，Germany)对随机选择的样品进行内皮和内皮祖细胞免疫染色，以在CAM测定中鉴别新形成的脉管结构。使用NanoZoomer S60数字载玻片扫描仪(HamamatsuPhotonics，Hamamatsu City，Japan)以40×放大倍率扫描整个载玻片。使用ilastik软件包(Berg等人，Nat Methods 2019；16:1226-32)来分析染色的组织切片，以进行监督机器学习(ilastik：用于[生物]图像分析的交互式机器学习，v1.3.3，开源，www.ilastik.org/download.html)。使用像素分类工作流程(胰岛、非胰岛、背景[不是胰岛，不是非胰岛])来对分泌胰岛素的胰岛(此处呈现效应细胞)进行分段。首先，手动地训练随机森林分类机，并且进行后续的成批处理。由于区分异种移植物和CAM组织的机器学习策略的局限性，使用ImageJ(Schindelin等人描述的Fiji包，Nat Methods 2012；9:676-682)来确定异种移植物面积。

血管周围植入物100的血管化对于效应细胞(此处：分泌胰岛素的胰岛)的活力和功能是至关重要的(Peiris等人，2014，同上，Smink等人，2017，同上，Brissova等人，Diabetes 2006；55:2974-85)。利用外壳组件110(图8a-c)和效应基质130(图8d-f)到受精鸡卵的CAM的移植来研究脉管向内生长和在体内通过外壳元件110的固体PCL通道结构的血管穿透(图6-8)。表面功能化的PCL对血管化具有有益的作用，如显著增强的总血管网络长度所表明的(未处理对照：26856±3502SD[px]，Hep-PCL：34766±1650SD[px]，p<0.05)(图1、2)。

尤其是在植入后的初期，效应细胞和辅助细胞面临缺氧和基于扩散的供应。我们表明了，效应基质130(此处：生物打印的明胶甲基丙烯酸酯/藻酸盐/黄原胶/层粘连蛋白411共混的水凝胶混合物)中含有的效应细胞(此处：分泌胰岛素的伪胰岛)在血管化形成之前的这个初期存活下来。在卵内培养9天后，将效应基质130移出。观察到围绕效应基质130的致密的源自宿主的血管网络(图8e)。立体显微镜显示，血管穿透了效应基质结构(图8f)。随后的免疫组织化学分析不仅证实了广泛的胰岛周围血管化，而且还证实了胰岛内血管化(此处：效应细胞)(图8g、h)。利用禽抗-CD34的染色显示，在没有另外的外部促有丝分裂刺激的情况下，毛细血管在外周长出，并且宿主内皮细胞朝向移植物中心迁移。

3D生物打印的胰岛素细胞(用作效应基质130组件中的效应细胞)在体外形成伪胰岛。在切除卵内培养的生物打印效应基质130后也观察到这种伪胰岛形成。效应基质130仅通过来自CAM的扩散过程和穿透效应基质130的新形成的脉管结构供应营养在CAM上保留了9天。CAM测定模拟了植入后的初期，其中血管周围植入物100的全面血管化尚未发展。效应细胞在这个初期存活下来。针对胰岛素的免疫组织化学染色表明，效应细胞在移植前仍保持功能(图8g)。

文献

Aleksandrowicz等人，ALTEX 2015；32:143-147

Berg等人，Nat Methods 2019；16:1226-32

Brissova等人，Diabetes 2006；55:2974-85；

Gamble等人，Islets 2018；10:80-94；

Peiris等人，Diabetes 2014；63:3-11；

Salg等人，J Tissue Eng 2019；10:1-25；

Salg等人(2022)，J Tissue Eng 13，20417314221091033，doi:10.1177/20417314221091033

Schindelin等人，Nat Methods 2012；9:676-682；

Siddiqui等人，Mol Biotechnol 2018；60:506-532；

Smink等人，Ann Surg 2017；266:149-157；

US2005/209687 A1；

Zhao等人，Int J Cancer 2018；142:1440-52。

参考标号

100 血管周围植入物

110 外壳

120 容器

130 效应基质

140 管状身体结构

150 桥接元件

160 紧固元件

170 传感器元件

180 涂层

Claims

1.一种血管周围植入物(100)，所述血管周围植入物(100)包括

(i)外壳(110)，其包括用于效应基质(130)的容器(120)，以及

(ii)适于至少部分地环绕管状身体结构(140)的紧固元件(160)，其中所述外壳(110)、用于效应基质(130)的所述容器(120)以及所述紧固元件(160)被布置成使得在植入所述血管周围植入物(100)之后，用于效应基质(130)的所述容器(120)至少部分地与所述管状身体结构(140)和/或源自所述管状身体结构(140)的脉管系统接触。

2.根据权利要求1所述的血管周围植入物(100)，其中所述管状身体结构(140)包括至少一根血管。

3.根据权利要求1或2所述的血管周围植入物(100)，其中所述管状身体结构(140)是脉管束，优选地上腹蒂。

4.根据权利要求1或2所述的血管周围植入物(100)，其中所述紧固元件(160)由所述外壳(110)和/或用于效应基质(130)的所述容器(120)形成。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的血管周围植入物(100)，其中所述外壳(110)、用于效应基质(130)的所述容器(120)和所述效应基质(130)形成适于至少部分地环绕所述管状身体结构(140)的通道。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的血管周围植入物(100)，其中所述血管周围植入物(100)还包括效应基质(130)。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的血管周围植入物(100)，其中所述效应基质(130)包括基质材料和效应细胞，优选地其中所述效应基质(130)和任选的所述血管周围植入物(100)可以在受试者身体内不留下效应细胞的情况下被移出和切除。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的血管周围植入物(100)，其中所述外壳(110)至少部分地涂覆有至少一种调节剂化合物，优选地其中所述调节剂化合物是肝素和/或生长因子，优选地碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)、神经生长因子(NGF)和/或血管内皮生长因子(VEGF)。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的血管周围植入物(100)，其中所述血管周围植入物(100)由两个基本上半圆柱形的元件构成，所述两个基本上半圆柱形的元件一起形成围住所述管状身体结构(140)的中心通道。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的血管周围植入物(100)，其中所述血管周围植入物(100)还包括效应基质(130)，其中所述外壳(110)、用于效应基质(130)的所述容器(120)和所述效应基质(130)形成适于至少部分地环绕所述管状身体结构(140)的通道，其中所述血管周围植入物(100)由两个基本上半圆柱形的元件构成，所述两个基本上半圆柱形的元件一起形成围住所述管状身体结构(140)的中心通道，并且其中所述管状身体结构(140)包括至少一根血管。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的血管周围植入物(100)，其中所述血管周围植入物(100)是第一血管周围植入物(100)，并且还包括允许与第二血管周围植入物(100)互连的连接器。

12.根据权利要求11所述的血管周围植入物(100)，其中所述第二血管周围植入物(100)沿着所述管状身体结构(140)的轴线布置，或者其中所述第二血管周围植入物(100)平行于所述管状身体结构(140)的轴线布置。

13.根据权利要求11或12所述的血管周围植入物(100)，其中所述第二血管周围植入物(100)至少部分地环绕第二管状身体结构(140)，优选地其中所述第一血管周围植入物(100)和所述第二血管周围植入物(100)经由桥接元件(150)连接。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的血管周围植入物(100)，其中至少部分地被所述第一血管周围植入物(100)环绕的所述管状身体结构(140)是动脉，并且其中被所述第二血管周围植入物(100)环绕的管状结构是静脉。

15.根据权利要求11至14中任一项所述的血管周围植入物(100)，其中所述第一血管周围植入物(100)和所述第二血管周围植入物(100)经由桥接元件(150)连接。

16.根据权利要求1至15中任一项所述的血管周围植入物(100)，其中所述血管周围植入物(100)包括至少一个传感器元件(170)，优选地其中所述传感器元件(170)包括用于血液和/或生理参数的传感器，优选地其中所述生理参数是血糖和/或血胰岛素。

17.根据权利要求6至16中任一项所述的血管周围植入物(100)，其中所述基质材料包括明胶甲基丙烯酸酯共混水凝胶，优选地由明胶甲基丙烯酸酯共混水凝胶组成，和/或优选地其中所述效应细胞分泌胰岛素、胰高血糖素、生长激素和细胞因子中的至少一种。

18.根据权利要求1至17中任一项所述的血管周围植入物(100)，其中所述血管周围植入物(100)还包括效应基质(130)，所述效应基质(130)包括基质材料和效应细胞，其中所述基质材料包括明胶甲基丙烯酸酯共混水凝胶并且其中所述效应细胞分泌胰岛素、胰高血糖素、生长激素和细胞因子中的至少一种，其中所述外壳(110)、用于效应基质(130)的所述容器(120)和所述效应基质(130)形成适于至少部分地环绕所述管状身体结构(140)的通道，其中所述血管周围植入物(100)由两个基本上半圆柱形的元件构成，所述两个基本上半圆柱形的元件一起形成围住所述管状身体结构(140)的中心通道，并且其中所述管状身体结构(140)包括至少一根血管。

19.用于治疗疾病、优选地糖尿病的效应细胞，其中所述效应细胞包含在根据权利要求1至18中任一项所述的血管周围植入物(100)中。

20.根据权利要求19所述的效应细胞，其中所述效应细胞分泌胰岛素、胰高血糖素、生长激素和细胞因子中的至少一种。

21.根据权利要求19或20所述的效应细胞或者根据权利要求1至18中任一项所述的血管周围植入物，其中所述效应细胞选自由以下各项组成的组：胰岛瘤细胞、人诱导多能干细胞、脂肪组织源性干细胞、间充质干细胞、胰腺前体细胞和胰岛素转染细胞。

22.一种套件，所述套件包括：(i)根据权利要求1至18中任一项所述的模块化血管周围植入物(100)的至少两个模块，和/或(ii)血管周围植入物(100)，以及效应基质(130)、第二血管周围植入物(100)和桥接单元(150)中的至少一个。