Weekly Seminar

题目：细菌纤维素纳米纤维的抗原-抗体相互作用衍生的生物粘附促进局部伤口愈合

期刊：ADVANCED FUNCTIONAL MATERIALS

原文链接：https://doi.org/10.1002/ADFM.202110557

IF：24.1

汇报人：陈芮 2021级硕士

          通过利用抗原-抗体相互作用，抗体与特定蛋白质结合，可以为生物医学治疗开发一种实用的生物粘附系统。本研究提出了一种新型皮肤组织粘合系统，其中外皮蛋白抗体 (SY5)-缀合的细菌纤维素纳米纤维 (BCNF) 与角质层角质细胞中的外皮蛋白 (IVL) 结合。结果表明，SY5 共轭 BCNF (BCNF _SY5) 表现出与 IVL 的抗原-抗体相互作用，最终导致有效粘附到皮肤表面。此外，证明了基于 BCNF 的皮肤粘附系统通过提供可以活跃地发生细胞增殖的组织环境来促进伤口愈合。这些结果强调了 BCNF _SY5系统可以为开发一种用于皮肤组织再生的新型组织粘合剂提供新思路。

  生物粘合剂是天然或合成材料，可以在潮湿条件下粘附到生物表面，从而允许它们用作组织密封剂和组织再生补片，药物输送系统，和生物传感器。由于其优异的生物相容性以及在潮湿条件下的粘附性能，它们在组织再生领域具有特殊的意义。组织密封剂的这种强粘附力已经取代了缝合线；然而，由于缺乏粘附选择性和特异性，它通常会导致周围组织之间的意外粘附。解决这个问题的一个方法是使粘合剂对目标组织部位具有高选择性。其中，每个抗体只能与特定抗原结合的抗原-抗体相互作用确实可用于生物医学应用。如果抗原-抗体相互作用的这些优点在粘附过程中得到适当的实施，就有可能建立一个对靶组织表现出特定粘附性能的生物粘附平台。在这项研究中，我们提出了一种新型皮肤粘附系统，其中皮肤蛋白抗体结合细菌纤维素纳米纤维 (BCNF) 用于伤口敷料，证明我们的 BCNF 生物粘附系统对改善皮肤伤口愈合是有效的。

基于 BCNF SY5 上的SY5与暴露在皮肤中的外皮蛋白 (IVL)之间的抗原-抗体相互作用，以及外皮蛋白抗体 (SY5) 缀合的细菌纤维素纳米纤维 (BCNF _{SY5 ) 伤口愈合的示意图。}

 a) BCNF _SY5的制造示意图。b) BCNF _SY5的2D AFM 图像和 c) BCNF 和 BCNF _SY5的相应线条轮廓。d) 由抗原-抗体相互作用引起的热力学变化示意图。BCNF _SY5与 IVL结合的量热数据。e) 放热结合和注射热的原始数据。f) 适合连续两点模型的综合热数据。

  这些结果表明，BCNF _SY5具有通过典型的抗原-抗体相互作用与 IVL 结合的强烈倾向。

a) 用于测量 BCNF 或 BCNF _SY5层（上表面）和 IVL 层（下表面）之间相互作用力的表面力装置 (SFA) 实验装置示意图。b) SFA 测量中力-时间曲线的代表性图表。c) 两种情况下粘附能的比较 i) BCNF 与 IVL 和 ii) BCNF _SY5与 IVL。d) 附着/分离周期对粘附能的影响。

   该结果直接确定了 BCNF _SY5与IVL之间产生的抗原-抗体相互作用对促进粘附能起到了决定性的作用。同时也表明了 BCNF _SY5系统可以对抗原所附着的底物施加选择性、有效和可逆的结合。

a)使用流变仪对 BCNF _SY5在猪皮肤上的体外附着力测试。b) 随着时间增加的轴向力分布。c) BCNF _SY5薄膜在猪皮肤上的粘附强度与SY5 浓度的关系

  轴向力对时间的曲线显示粘附强度呈 SY5 浓度依赖性方式线性增加。

a）使用我们的抗原-抗体相互作用衍生的粘附系统对细胞增殖的影响的示意图。b) HaCaT 细胞在 BCNF 或 BCNF _SY5底物上粘附和增殖的荧光图像。c) 通过测DAPI对细胞核染色的荧光强度来量化细胞数量。d) 用 BCNF 和 BCNF _SY5处理的 HaCaT 细胞的伤口划痕测定的代表性显微照片。比例尺为 100 µm。e) 基于显微照片的相对伤口面积的量化。

   结果显示大量细胞在 BCNF _SY5涂层基底上增殖，比裸 BCNF 涂层基底高约 120%。在体外伤口划痕试验中 ，BCNF _SY5涂层基材的这种细胞增殖作用表现出比其他基材更显着的伤口闭合性能。

BCNF _SY5的体内伤口愈合活性。a) 肉眼观察切除纱布、BCNF 和 BCNF _SY5处理的伤口 14 天。在对照中，不进行任何处理。b) 手术后 14 天的相对伤口面积 (%)。

  这些结果突出表明，由于最初加速的细胞增殖发生在 BCNF _SY5封闭的伤口处，BCNF _SY5的有效粘附导致伤口快速愈合。

  通过抗原-抗体相互作用开发了一种新型的组织粘附系统。结果表明，BCNF _SY5通过与皮肤中存在的 IVL 蛋白的特异性吸引力有效地粘附在受伤的皮肤上，同时保持抗体的内在特性。此外，还证明了 BCNF _SY5的这种粘附可以加速细胞增殖，从而提供有效的皮肤伤口愈合。基于这些结果，基于抗原-抗体相互作用的 BCNF 生物粘附系统将进一步适用于皮肤治疗以及通过使用针对靶蛋白的抗体和针对特定组织量身定制的各种生物医学制剂。