Advanced Materials:基于磷脂组装体构建人造细胞和人工组织

细胞是生命体的基本组成单元。采用自下而上的方法,利用非生命物质构建能够模拟细胞性质和功能的人造细胞,能将无生命物质与生命世界联系起来,为生命起源提供依据,帮助人们理解细胞的生物物理性质和运行机制。人造细胞在智能响应生物材料、个性化药物的靶向递送系统、功能受损的细胞替代、抗癌药物的筛选等方面也具有巨大应用潜力。尽管该领域已经取得了重大的研究进展,但是人工构建具有复杂结构功能的细胞和组织仍然存在巨大挑战。

哈尔滨工业大学化工与化学学院韩晓军教授课题组基于自身长期的工作基础,对磷脂组装体的构建及其在人造细胞和人工组织方面的应用进行了系统的讨论和总结。相关综述发表在Advanced Materials(DOI:10.1002/adma.202002635)上。在该论文中,作者首先介绍了磷脂分子的结构和磷脂组装体的种类及其制备方法。磷脂分子是由一个亲水头部和两个疏水尾部组成的两亲性分子,在水溶液中易于组装成双层膜结构。磷脂分子为生物膜的重要组成成分,可以组装成不同结构的组装体,为膜蛋白的重组提供天然的环境,因此用其来构建人造细胞具有天然的优势。磷脂组装体包括囊泡、囊状堆叠结构、管状结构、磷脂盘及锥形结构等。制备方法因组装体的总类而异。随后介绍了这些磷脂组装体在人造细胞领域的应用,包括功能化膜结构的构建(膜蛋白在巨型磷脂囊泡中的重组)、球形和非球形人工细胞器的构建和功能模拟、相分离细胞质的模拟、胞内物质的交流和蛋白质的合成代谢模拟、细胞分裂的模拟、结构复杂的人工组织构建等。此外,该综述还简单阐述了磷脂囊泡在生物医学方面的应用。最后提出了磷脂组装体在人造细胞和人工组织领域面临的挑战以及未来的发展方向。这篇综述有望为研究人员开展相关工作提供帮助,推动人造细胞领域的发展。