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为解决外泌体生产中细胞固定密度不足、产量低等问题，研究人员开展了以开发适合高密度细胞培养的微纤维（MFs）为主题的研究。结果表明，新型 CPG - MF 可高效固定细胞，且固定化细胞能持续高产外泌体，有望用于动物细胞外泌体生产。
在生命科学领域，外泌体（exosomes）作为细胞间通信的重要 “使者”，近年来备受关注。它是细胞内形成的内体，可通过分泌蛋白质和 RNAs 与其他器官进行交流。外泌体在疾病诊断和治疗方面展现出巨大潜力，比如能作为肿瘤、代谢疾病等多种疾病的可靠生物标志物，还对炎症性特应性皮炎、免疫调节等有治疗作用，具有伦理障碍低、免疫原性低、易于灭菌和储存等优点，被视为细胞再生医学的有力替代者。
然而，外泌体的治疗应用面临诸多挑战。在动物细胞培养液中，每 1ml 的外泌体蛋白含量不足 1μg，但对小鼠而言，具有药理活性的外泌体蛋白量约为 100 - 500μg，用于人体治疗时所需的外泌体蛋白量更是巨大。同时，外泌体生产技术尚不完善，正常体细胞存在分裂限制，除干细胞外的分化体细胞增殖能力差，这使得外泌体的大规模生产困难重重。现有的微载体和中空纤维等细胞大规模培养方法，细胞固定密度仍无法满足外泌体生产需求，而关于使用微纤维和纳米纤维进行大规模细胞培养的研究较少。
在此背景下，日本神户大学（Kobe University）的研究人员 Naofumi Shiomi、Pengfei Zhang 等人开展了相关研究，旨在开发能高效吸收细胞悬液、结合细胞且快速固定细胞的微纤维，以实现高密度细胞培养和外泌体的大量生产。该研究成果发表在《Biotechnology Letters》上。
研究人员采用多种关键技术方法开展研究。在材料制备方面，使用电纺丝技术（electrospinning）制备微纤维，将多种合成聚合物和天然聚合物溶解在相应溶剂中，通过特定的电纺条件制成微纤维片。在细胞培养与检测方面，选用小鼠 TKD2 血管内皮细胞（RRID: CVCL_5598），利用 Cell Counting Kit 8 检测细胞活力，通过纳米颗粒跟踪分析（nanoparticle tracking analysis，NTA）测量外泌体数量 。
研究结果如下：
- 微纤维的亲水性和保水能力：研究人员选择了七种合成聚合物和两种天然聚合物制备微纤维片。通过扫描电子显微镜（SEM）观察发现，不同聚合物制备的微纤维直径和厚度各异。静态接触角和水滴吸收实验表明，由 CA、PK 和 EVOH 制成的微纤维具有较高的亲水性和保水能力，而 PS 和 EVA 制成的微纤维疏水性强，不易吸收水滴。
- 血管内皮细胞对薄膜和微纤维片段的固定特性：以培养皿培养 TKD2 细胞为对照，比较不同聚合物薄膜和微纤维对细胞的黏附能力。结果显示，PK、EVA 和 PLA 薄膜的细胞黏附能力较强，与培养皿相当；PS、CA 和 EVOH 薄膜则不易使细胞附着。在微纤维固定细胞实验中，PK、CA 和 EVOH 微纤维片段因亲水性而吸收细胞和培养基，但多数细胞会泄漏；PLA 微纤维虽然膨胀缓慢，但细胞黏附力高，细胞生长良好；PS 和 EVA 微纤维因疏水性强，几乎不吸收细胞。
- 明胶（GEL）包被微纤维片段对细胞的固定：针对 PK 和 CA 微纤维细胞泄漏问题，研究人员用 GEL 包被微纤维片段。结果发现，包被后细胞吸收能力下降，但吸收的细胞生长状况改善，固定化细胞能连续产生外泌体，在 ExoFBS - DMEM 培养基中的外泌体产量高于 EV - Up 培养基 。
- 具有膨胀和强细胞黏附特性的新型纳米纤维的制备：为克服 GEL 包被的问题，研究人员制备了由 GEL、PK 和 CA 混合的 CPG 微纤维。这种微纤维能快速吸收细胞悬液，细胞泄漏少，可实现高密度细胞固定。例如，0.25mm 厚的 CPG 微纤维片段可达到3.2×109 cellsg?1的高密度。此外，固定在 CPG 微纤维中的细胞能持续高效地产生外泌体，其外泌体产量远高于明胶包被的 CA 微纤维 。
研究结论和讨论部分指出，CPG 微纤维是一种全新的、高效的细胞固定方法，与传统方法相比，具有显著优势。它不仅能实现高密度细胞固定，还能快速连续地生产外泌体，有望广泛应用于动物细胞外泌体生产等领域。不过，该研究也存在一些局限性，如未深入研究细胞供应数量、微纤维片厚度和直径的最佳条件，以及三种聚合物的最佳组合和明胶以外蛋白质的影响等。未来，研究人员将进一步研究这些问题，探索微纤维固定细胞的密度与外泌体生产的关系，为外泌体的大规模生产和应用提供更坚实的理论基础和技术支持。
