科研人員開發出膜包被的凝聚液滴人工細胞

基于液-液相分離的復雜凝聚液滴具有大分子擁擠的液態微環境，能夠招募生物分子、建立內外化學梯度以及為復雜生化反應提供限域環境等，成為備受關注的人工細胞模型。但是，由于凝聚液滴不具有界面膜結構，凝聚液滴對外界分子的攝取缺乏選擇性；同時為降低界面能，液滴易發生融合現象，這導致利用凝聚液滴構建復雜人工細胞以及建立細胞間相互作用的研究面臨挑戰。

中國科學院化學研究所喬燕課題組開展了人工細胞的構筑及其類細胞行為的研究并取得了進展。近期，該課題組通過在凝聚液滴的界面組裝金屬-有機框架（MOF）納米顆粒，開發了膜包被的凝聚液滴人工細胞。凝聚液滴的組分能夠與MOF形成多重相互作用如靜電和配位作用等，驅動MOF納米顆粒在凝聚液滴界面的組裝，形成仿生膜。生物大分子如蛋白質能夠通過嵌入MOF內部或物理吸附在MOF表面，從而在人工細胞膜上進行分布和富集，這種性質模擬了整合膜蛋白和外周膜蛋白的行為。人工細胞的MOF膜可以調控生物酶和底物分子的空間分布，從而實現對多種酶促反應速率和反應路徑的調節。進一步，課題組構建了具有類細胞器結構的人工細胞和人工組織，豐富了人工細胞的結構層次，并在不同亞區室之間和人工細胞之間建立了化學信號的處理與傳遞。

相關研究成果發表在《自然-化學》（Nature Chemistry）上。研究工作得到國家自然科學基金委員會和中國科學院等的支持。