Membranas de base biológica con células madre oculares para tratar trastornos de la córnea
Crédito: CC0 Public Domain
La producción, preparación y uso de nanocelulosa bacteriana como vendajes corneales podría ser la clave para ayudar a las delicadas células madre a migrar a la córnea y curar el ojo de una variedad de trastornos oculares.
Nuestros ojos tienen una superficie muy delicada que puede verse afectada por una variedad de problemas, como enfermedades inflamatorias, quemaduras o traumatismos agudos. Las consecuencias de estos trastornos oculares (como opacificación, vascularización y cicatrización de la córnea) pueden provocar una pérdida parcial o total de la visión.
Una respuesta terapéutica se encuentra en las células madre limbares (LSC), que se ubican en el limbo corneal y reemplazan las células perdidas en la córnea. Un trasplante de este tipo de células en la zona afectada podría curar la córnea, pero ese es un proceso complejo porque las LSC son muy delicadas. Para asegurar un trasplante de células eficiente, se requiere un sustrato adecuado para fijar el LSC a la córnea, se debe lograr una combinación muy específica de propiedades para un trasplante exitoso.
Investigadores del Grupo de Nanopartículas y Nanocompuestos (NN) en el Instituto de Ciencia de Materiales de Barcelona (ICMAB, CSIC) han publicado un artículo sobre la producción y caracterización de nanocelulosa bacteriana (BNC) para ser utilizada como vendaje para fijar LSC a la córnea. El estudio, publicado en Small, se centra en el uso de LSC derivadas de células madre embrionarias humanas, y se ha realizado en colaboración con el Eye Group liderado por el Prof. Heli Skottman en la Universidad de Tampere (Finlandia), expertos en el uso de células madre para aplicaciones oculares.
De las bacterias a las pruebas ex vivo
Irene Anton, investigadora del Grupo de Nanopartículas y Nanocompuestos (NN), explica cómo se recolecta el BNC, el primer paso de este proceso:
«La nanocelulosa bacteriana (BNC) se produce espontáneamente como un polisacárido extracelular por diversos tipos de bacterias. Casi todo el proceso de fabricación lo realizan las bacterias: incubamos cultivos líquidos de Komagataeibacter xylinus durante 3-4 días, hasta que se forme un hidrogel gelatinoso en la interfase entre el medio de cultivo líquido y el aire. Luego, esta película se limpia y esteriliza y se puede usar en nuestros proyectos biomédicos».
Los LSC se adjuntan a la nanocelulosa con la ayuda de un extracelular revestimiento de matriz, que se añade previamente a los vendajes. Se utiliza un reactor de plasma para lograr un recubrimiento homogéneo y completo del BNC. Estas muestras se caracterizan a través de una serie de experimentos y técnicas, como mediciones de la transmisión de luz a través de la muestra o estudios sobre la viabilidad de las células. Este estudio también incluye una evaluación preliminar ex vivo del BNC en un cultivo de órganos corneales porcinos como un escenario de trasplante simulado.
«El cultivo ex vivo de ojos de cerdo es un modelo muy conveniente, económico y ético para realizar estudios de biomateriales dirigidos a la superficie ocular, permite evaluar aspectos simples pero muy relevantes de los materiales como: ¿se puede suturar a la superficie ocular?, ¿es lo suficientemente robusto para ser colocado en la córnea por un tiempo determinado?, ¿es ¿Es fácil de manipular? El tamaño de los ojos de cerdo es bastante similar al de los humanos y se puede estudiar la regeneración del epitelio corneal porque las células de la córnea están vivas durante el cultivo. La limitación es que no hay intervención del sistema inmunológico. por lo que no podemos concluir si BNC provocará reacciones inmunitarias o no. Para ello, necesitaríamos el animal completo».
Ventajas de utilizar nanocelulosa bacteriana como vendaje ocular
Nanocelulosa bacteriana e es solo una de las muchas opciones que se están estudiando para esta aplicación. Otros polímeros naturales, como el colágeno, la fibrina o el ácido hialurónico, son bastante populares. Incluso los sustratos sintéticos hechos por electrospinning parecen prometedores.
Sin embargo, BNC tiene muchas propiedades que lo convierten en un buen candidato para el vendaje de la superficie ocular: «BNC tiene algunas ventajas, como su estabilidad térmica, que permite no solo la esterilización en alta temperatura, sino también criopreservación en tanques de nitrógeno. Además, como se mencionó anteriormente, el proceso de producción es bastante simple y no hay necesidad de utilizar productos químicos peligrosos o realizar ningún paso de síntesis. Otra ventaja de BNC es que puede moldearse a cualquier y funcionalizado por muchas rutas diferentes».
Además, el estudio ha demostrado que BNC permite que las LSC humanas creen nuevas células hijas y sobrevivan durante períodos bastante largos mientras mantienen sus características de células madre. Al mismo tiempo, proporciona un soporte mecánico autónomo y fácil de manipular.
Este tejido tiene muchas ventajas gracias a su biocompatibilidad, robustez y adaptabilidad a la forma abovedada de la córnea. Sin embargo, un factor clave dificulta su uso potencial, y es el hecho de que BCN no es completamente transparente. «Por lo tanto, por ahora, no podemos pensar en córneas artificiales hechas de BNC. Más bien, nos estamos enfocando en vendajes temporales que se usan para tratar una patología corneal durante un cierto período de tiempo y luego se retiran cuando la patología ha mejorado».
El futuro de la nanocelulosa bacteriana como portador de células
Este estudio representa un avance para este producto biotecnológico, pero Irene Anton ya tiene sus ojos en el futuro, donde BNC podría incluso usarse como portador de células en otras terapias. tratamientos: «Mi visión a largo plazo es proporcionar productos terapéuticos listos para usar que consistan en LSC sembradas sobre membranas BNC que sean fáciles de usar y estén disponibles para la mayor cantidad de hospitales posible. Para eso, necesitamos un método de almacenamiento, probablemente crioalmacenamiento y, por supuesto, aumentar la producción tanto de células como de BNC y cumplir con todos los requisitos reglamentarios. Todavía queda mucho trabajo por hacer».
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Córneas artificiales impresas en 3D similares a las humanas Más información: Irene AntonSales et al. Células madre limbares en portadores bacterianos de nanocelulosa para la regeneración de la superficie ocular, pequeño (2021). DOI: 10.1002/smll.202003937 Información de la revista: Pequeña
Proporcionada por el CSIC Cita: Membranas de base biológica con células madre oculares para tratar trastornos de la córnea (2021, febrero 25) obtenido el 30 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-02-bio-based-membranes-ocular-stem-cells.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.