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Nature:首个具有主动运输能力的“人造细胞”问世,未来或将助力体内药物输送

时间:2021-09-13发布者:浏览次数:11次

      近日,来自纽约大学化学系 Stefano Sacanna 教授带领的研究团队与芝加哥大学物理系 William T. M. Irvine 教授合作 使用人工合成材料,成功创建了一种具有主动运输能力的全新细胞模拟物。
      具体来说,他们利用人造聚合物制造了一个红细胞大小的球形膜,在膜上钻了一个纳米通道,并将一种化学反应材料添加到纳米孔道中,充当泵的作用。在光照激活后,这种材料会产生化学反应,形成真空,将膜外物质主动吸入细胞内。而当化学反应逆转后,泵又可将细胞内物质排除细胞外。

       相关研究成果发表在最新一期的顶级期刊 Nature 杂志上。对于这一研究结果,本文通讯作者之一 Sacanna 教授表示,“细胞结构设计的核心是协同细胞膜的物理间隔作用,从内部提供动力使其能够摄取、处理和排除异物。 而我们设计的人造细胞模拟物首次实现了主动运输功能。”



人造细胞,合成生物学家的梦想



      细胞是生命的基本组成单元。细胞结构、功能以及行为的解析对于探索生命的奥秘、疾病产生机理以及疾病治疗和诊断等具有非常重要的意义。以前,生物学的研究始终致力于自上而下,即细胞组成和基因如何作用,其功能如何。而现在,生物学技术的进步可以使研究人员采用自下而上的策略,重建细胞生物过程,即所谓的人造细胞。
人造细胞是人工构建的简化细胞模型,能够有效克服传统细胞研究中所面临的诸多问题,有利于研究细胞内以及细胞间的分子作用机制,有助于建立生命体系以及非生命体系的联系,为生命起源研究提供相应的理论基础。

      相比于简单的脂质体类细胞结构,具有复杂功能的人造细胞对于环境更加敏感,并能执行更多种类的工作,例如精准药物递送、癌细胞追踪、有毒化合物检测等等。而具有相互作用功能的人造细胞矩阵可以形成感知及适应环境的人工智能材料。

     

      

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