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基于液-液相分離的復(fù)雜凝聚液滴具有大分子擁擠的液態(tài)微環(huán)境，能夠招募生物分子、建立內(nèi)外化學(xué)梯度以及為復(fù)雜生化反應(yīng)提供限域環(huán)境等，成為備受關(guān)注的人工細(xì)胞模型。但是，由于凝聚液滴不具有界面膜結(jié)構(gòu)，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(fā)生融合現(xiàn)象，這導(dǎo)致利用凝聚液滴構(gòu)建復(fù)雜人工細(xì)胞以及建立細(xì)胞間相互作用的研究面臨挑戰(zhàn)。

中國科學(xué)院化學(xué)研究所喬燕課題組開展了人工細(xì)胞的構(gòu)筑及其類細(xì)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(fā)了膜包被的凝聚液滴人工細(xì)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(qū)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(zhì)能夠通過嵌入MOF內(nèi)部或物理吸附在MOF表面，從而在人工細(xì)胞膜上進行分布和富集，這種性質(zhì)模擬了整合膜蛋白和外周膜蛋白的行為。人工細(xì)胞的MOF膜可以調(diào)控生物酶和底物分子的空間分布，從而實現(xiàn)對多種酶促反應(yīng)速率和反應(yīng)路徑的調(diào)節(jié)。進一步，課題組構(gòu)建了具有類細(xì)胞器結(jié)構(gòu)的人工細(xì)胞和人工組織，豐富了人工細(xì)胞的結(jié)構(gòu)層次，并在不同亞區(qū)室之間和人工細(xì)胞之間建立了化學(xué)信號的處理與傳遞。

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

具有仿生細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的人工細(xì)胞和人工組織