打破历史！可以稳定50天以上的人工细胞膜

时间：2022-07-26 10:22:08 来源：网络整理

在自然界中，细胞膜有一种独特的功能，即保护内部免受外界环境的影响，并通过感知外界的化学或物理刺激与外界进行交流，就像生命中最精确的生物传感器一样。细胞膜,它包含一个亲水部分与水混相好的一方和一个疏水部分与水混相不好另一方面,离子通道打开和关闭水龙头和理化刺激转换成一个电信号,然后传输到细胞。目前世界各国正在积极研究能够模拟细胞膜优良传感功能的生物传感器。然而，直到最近，人工细胞膜结构的能力有限，最多只能维持5天一直是一个障碍。

韩国科学技术研究院(KIST，院长尹锡振)表示，脑科学研究院金泰成博士组成功开发出了在硅衬底上可以稳定50天以上的人工细胞膜。这是该领域报道的最长时间。2018年，金博士的团队创造了一种持续5天的人工细胞膜，2019年，他们展示了将正离子转移到一个结构内部的过程，该结构表面附着一种蛋白质，证实了其生物传感器应用潜力。

但是，至少一个月的耐久性对于利用人工细胞膜的生命科学研究和生物传感器的实际商业化至关重要。KIST研究组为了延长人工细胞膜的5天稳定性，研究了一种名为嵌段共聚物(BCp)的材料。BCp是一种由两个或更多块组成的大分子，可以重复排列成一长排具有抵消特性的块，模仿人类细胞膜的亲水性和疏水性。

金博士的研究团队开发出了在硅衬底上有规律地排列数万个直径为8 μm(微米)的孔，并通过表面处理将特定量的BCp溶液插入孔中并进行干燥的技术。然后，通过在微流控通道的上极板和下硅衬底之间施加电场，可调谐地形成肥皂泡状、细长椭圆形或薄管状BCp双层结构。这一过程使人们发现，可以根据溶液的浓度、外加电场和频率来维持特定形状的结构。这意味着可以自由控制人造细胞膜的大小和形状，从球形的肥皂泡，到圆柱形的管子。

KIST研究小组终于创造了一个人工细胞膜可以保持稳定在50天内填充双层BCp上以外的一个三维结构的多孔水凝胶表现出优良的弹性和韧性特征类似于人体的物质。此外，利用BCp双层结构复制小肠上皮细胞产生了人工器官结构，该上皮细胞由数千个管状结构(纤毛)组成，通过与β-半乳糖苷酶结合，证明了其作为人工器官材料的潜在用途。

KIST的金博士说:“全球对人工细胞膜的研究一直集中在将二维平面结构放置在硅衬底上，该团队开发了第一个三维人工细胞膜结构制造技术，成功地将人工细胞膜的稳定时间延长了10倍以上。”该研究为人工细胞膜的大面积阵列制造开辟了道路，预计将进一步发展为识别类似细胞功能的超敏感生物传感器的作用、新药开发的药物筛选等生物功能研究的平台技术。”大脑中的神经递质和激素。”

文章标题Tunable and scalable fabrication of block copolymer-based 3D polymorphic artificial cell membrane array

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