以眼干细胞为基础的生物膜治疗角膜疾病

细菌纳米纤维素作为角膜绷带的生产、制备和使用可能是帮助脆弱的干细胞迁移到角膜并治愈一系列眼部疾病的关键。

我们的眼睛有一个非常脆弱的表面，可能会受到一系列问题的影响，比如炎症、烧伤或急性创伤。这些眼部疾病的后果(如角膜混浊、血管化和瘢痕化)可导致部分或全部失明。

治疗的答案可以在缘的干细胞(LSC)，位于角膜缘，取代丢失细胞在角膜。将这种类型的细胞移植到受影响的区域可以治愈角膜，但这是一个复杂的过程，因为LSC非常脆弱。为了确保细胞的有效移植，需要一个合适的基质将LSC固定在角膜上——为了成功移植，必须实现非常特殊的特性组合。

来自巴塞罗那材料科学研究所(ICMAB, CSIC)的纳米粒子和纳米复合材料(NN)小组的研究人员发表了一篇关于细菌纳米纤维素(BNC)的生产和特性的文章，该纤维素可用作绷带，将LSC固定在角膜上。该研究发表于小，重点介绍了LSC的使用衍生人胚胎干细胞这项研究是与坦佩雷大学(坦佩雷芬兰)Heli Skottman教授领导的眼科小组合作完成的，他是眼科干细胞应用方面的专家。

从细菌到体外测试

纳米粒子和纳米复合材料(NN)小组的研究员艾琳·安东(Irene Anton)解释了BNC是如何收获的，这一过程的第一步是:

细菌纳米纤维素(BNC)是由不同类型的细菌自发产生的胞外多糖。几乎整个生产过程都是由细菌完成的:我们将Komagataeibacter xylinus的液体培养物培养3-4天，直到液体培养基和空气的界面形成凝胶状的水凝胶。这种薄膜经过清洗和消毒，就可以用于我们的生物医学项目。”

在细胞外基质涂层的帮助下，LSC附着在纳米纤维素上，这是之前添加到绷带上的。采用等离子体反应器实现了BNC涂层的均匀和完整。这些样品的特征是通过一系列的实验和技术，如通过样品测量透光率或研究细胞的生存能力。本研究还包括初步的体外评价BNC在猪角膜器官培养作为模拟移植场景。

“猪眼睛的体外培养是一种非常方便、廉价和伦理的模型，可以用于进行眼表生物材料的初步研究。它可以评估简单但非常相关的材料，例如:它能被缝合到眼表吗?它是否足够坚固能够在角膜中放置一段时间?它容易操纵吗?猪眼睛的大小与人类非常相似，角膜上皮细胞的再生可以研究，因为角膜细胞在培养过程中是活的。其局限性在于没有对免疫系统进行干预，因此我们不能断定BNC是否会引起免疫反应。为此，我们需要整只动物。”

用细菌纳米纤维素做眼部绷带的优点

细菌纳米纤维素只是这一应用正在研究的众多选择之一。其他天然聚合物，如胶原蛋白、纤维蛋白或透明质酸是相当受欢迎的。甚至由静电纺丝制成的合成衬底看起来也很有前途。

然而，BNC有许多特性，这使其成为一种很好的眼表包扎候选材料:“BNC有一些优点，如热稳定性，不仅可以在高温下杀菌，还可以在氮气罐中低温保存。此外，如前所述，生产过程非常简单，不需要使用危险化学品或做任何合成步骤。BNC的另一个优点是，它可以被塑造成任何格式，并通过许多不同的路径实现功能。”

此外，该研究还表明，BNC允许人类LSC创造新的子细胞，并在保持其干细胞特性的同时存活相当长的时间。同时，它提供了一个独立和易于操作的机械支持。

这种组织由于其生物相容性、健壮性和与角膜圆顶形状的顺应性，具有许多优点。然而，一个关键因素阻碍了它的潜在使用，这是BCN不完全透明的事实。“因此，目前我们还不能考虑用BNC做人工角膜。相反，我们关注的是在一定时间内用于治疗角膜病理的临时绷带，然后在病理改善时移除。”

细菌纳米纤维素作为细胞载体的前景

这项研究代表了这种生物技术产品的进步，但Irene Anton的眼睛已经着眼于未来，BNC甚至可以作为细胞载体用于其他治疗:“我的长期愿景是提供即用的治疗产品，包括植入在BNC膜上的LSC，使其易于使用，并可在尽可能多的医院使用。为此，我们需要一种储存方法，可能是低温储存，当然也需要扩大细胞和BNC的生产规模并满足所有的监管要求。还有很多工作要做。”

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