近日,，我校醫(yī)學(xué)院彭海生教授課題組聯(lián)合美國(guó)愛荷華州立大學(xué)Wang Qun教授課題組，在生物材料與合成生物學(xué)領(lǐng)域國(guó)際頂級(jí)期刊《Chemical Reviews》（SCI一區(qū)TOP期刊，IF 51.4）,，發(fā)表了重要綜述文章《Biomimetic Materials to Fabricate Artificial Cells》,，其中彭海生教授是論文的第一作者和通訊作者,，紹興文理學(xué)院是第一完成單位,。

　　細(xì)胞被認(rèn)為是生命的基礎(chǔ),，是一個(gè)高級(jí)的微反應(yīng)器，具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和功能,?？茖W(xué)家受到自然生物體的啟發(fā)，試圖從自然生物物質(zhì)中解脫出來,，在體外重建人工細(xì)胞,。人工細(xì)胞可能為研究生命起源、細(xì)胞工程,、生物技術(shù),、藥物遞送、生物傳感器和生物修復(fù)等領(lǐng)域提供獨(dú)特的方法。盡管人工細(xì)胞的研究已經(jīng)有一個(gè)多世紀(jì)的歷史,，但創(chuàng)造一個(gè)具有“生命”的人工細(xì)胞仍然是一個(gè)挑戰(zhàn),。

　　研究團(tuán)隊(duì)聚焦于自下而上的策略在人工細(xì)胞構(gòu)建中的應(yīng)用，從簡(jiǎn)單的細(xì)胞支架到多室系統(tǒng),，從功能模塊構(gòu)建到關(guān)鍵代謝行為的模擬,，甚至是通信網(wǎng)絡(luò)的仿生。強(qiáng)調(diào)了人工細(xì)胞作為連接材料工程和生命科學(xué)的橋梁,，為開發(fā)各種生命啟發(fā)的組裝材料提供了理論基礎(chǔ)。

　　圖1展示了典型合成細(xì)胞不同支架的結(jié)構(gòu)示意圖,，包括不同磷脂質(zhì)自組裝形成的脂質(zhì)體,、脂肪酸自組裝形成的囊泡、聚合物體的形成,、無(wú)膜凝聚體結(jié)構(gòu)的自組裝過程,，以及功能化的膠體囊泡策略，這些結(jié)構(gòu)為人工細(xì)胞的設(shè)計(jì)和功能實(shí)現(xiàn)提供了多樣化的材料和方法,。

圖1 常見仿生支架的系統(tǒng)

　　圖2詳細(xì)描繪了通過乳液法制備具有層狀結(jié)構(gòu)的囊泡,，以及通過不同策略制備聚合物空心球囊的過程，其中包括利用密度差異,、界面聚合和表面引發(fā)的原子轉(zhuǎn)移自由基聚合（ATRP）等技術(shù),，這些方法為構(gòu)建具有特定功能的人工細(xì)胞提供了多樣化的材料和結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。

圖2 具有層狀結(jié)構(gòu)的囊泡的制備方法,，以及聚合物空心球囊的制備

　　圖3展示了人工細(xì)胞在不同領(lǐng)域的應(yīng)用,，包括作為納米反應(yīng)器、人工器官,、治療性納米反應(yīng)器以及合成生物學(xué)的生物反應(yīng)器,。這些人工細(xì)胞能夠模擬自然細(xì)胞的功能，如信號(hào)傳輸,、物質(zhì)交換和能量轉(zhuǎn)換,，為生物醫(yī)學(xué)、藥物遞送,、組織工程和環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域提供了新的研究工具和治療方法,。

圖3 人工細(xì)胞的應(yīng)用

　　圖4展示了人工細(xì)胞在模擬自然細(xì)胞行為方面的高級(jí)仿生行為，包括群體感應(yīng),、捕食行為和機(jī)械化學(xué)行為,。這些行為不僅體現(xiàn)了人工細(xì)胞在結(jié)構(gòu)和功能上對(duì)自然細(xì)胞的模擬，而且揭示了人工細(xì)胞在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中的潛力,，如通過群體感應(yīng)進(jìn)行細(xì)胞間通信,、模擬捕食行為實(shí)現(xiàn)特定細(xì)胞的選擇性破壞以及通過機(jī)械化學(xué)行為響應(yīng)外部刺激。這些研究進(jìn)展表明，人工細(xì)胞技術(shù)正在向更復(fù)雜和動(dòng)態(tài)的生物模擬系統(tǒng)發(fā)展,，為未來的生物技術(shù)和醫(yī)學(xué)治療提供了新的可能性,。

圖4人工組織的高級(jí)仿生行為

　　研究團(tuán)隊(duì)概述了人工細(xì)胞領(lǐng)域的最新進(jìn)展，從簡(jiǎn)單的細(xì)胞支架到復(fù)雜的多室系統(tǒng),，再到細(xì)胞骨架設(shè)計(jì)的仿生策略,，以及這些結(jié)構(gòu)在模擬關(guān)鍵代謝行為、信息處理,、環(huán)境適應(yīng)性乃至人工智能和機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用中的功能性構(gòu)建,。研究團(tuán)隊(duì)還概述了人工細(xì)胞在藥物遞送、組織工程和合成生物學(xué)中的潛在應(yīng)用,，并討論了該領(lǐng)域面臨的挑戰(zhàn)和未來的發(fā)展方向,，強(qiáng)調(diào)了人工細(xì)胞作為連接材料工程和生命科學(xué)的橋梁，對(duì)于理解生命現(xiàn)象和開發(fā)新型生物醫(yī)學(xué)技術(shù)的重要性,。

　　這篇綜述期望材料化學(xué)與生命科學(xué)有效融合,，為解析細(xì)胞生命的復(fù)雜性提供思路。未來,，隨著研究的進(jìn)一步深入,，人工細(xì)胞將在多個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用。（文章鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemrev.4c00241）

　　團(tuán)隊(duì)近期發(fā)表和具有代表性的相關(guān)文章

　　1. Yue Hao, Yinchun Su, Yifan He, Wenyuan Zhang, Yang Liu, Yu Guo, Xingfan Chen, Chunhan Liu, Siyu Han, Buyi Wang, Yushuang Liu, Wei Zhao, Lili Mu, Jinghua Wang, Haisheng Peng*, Junwei Han*, Qingfei Kong*. Impaired cerebral microvascular endothelial cells integrity due to elevated dopamine in myasthenic model J Neuroinflammation. 2024, 21(1):10.

　　2. Dan Su, Zhong Chen, Xiaobin An, Junkai Yang, Jinan Yang, Xuqiao Wang, Yang Qu, Chen Gong, Yani Chai, Xiaoying Liu, Wei Cheng, Dongyang Wang, Yan Wu, Jing Ma, Xinyue Zhao, Qin Wang, Yun Xu*, Haisheng Peng*, Jing Ai* MicroRNA-195 liposomes for therapy of Alzheimer's disease J Control Release. 2024, 365: 583-601

　　3. Wenyuan Zhang?, Man Zhao?, Yali Gao?, Xu Cheng, Xiaoying Liu, Shukun Tang, Yanbo Peng, Na Wang, Dandan Hu, Haisheng Peng*, Jinqiu Zhang*, and Qun Wang*. Biomimetic erythrocytes engineered drug delivery for cancer therapy. Chemical engineering journal. 2022, 433: 133498.

　　4. Shukun Tang?, Zahra Davoud?, Guangtian Wang?, Zihao Xu, Tanzeel Rehman, Aleksander Prominski, Bozhi Tian, Kaitlin M. Bratlie, Haisheng Peng*, and Qun Wang*. Soft Materials as Biological and Artificial Membranes. Chemical society reviews. 2021, 2021, 50(22): 12679-12701.

　　5. Meifang Liu, Minghui Li, Shouli Sun, Baixin Li, Dan Du, Jialiang Sun, Fangyuan Cao FY, Haichun Li, Feng Jia, Tianfu Wang, Naidan Chang, Hui Yu, Qun Wang, and Haisheng Peng*. The use of antibody modified liposomes loaded with AMO-1 to deliver oligonucleotides to ischemic myocardium for arrhythmia therapy. Biomaterials. 2014; 35(11): 3697-3707.

　　作者簡(jiǎn)介

　　第一作者/通訊作者：彭海生教授

　　彭海生,，藥劑學(xué)教授,，神經(jīng)生物學(xué)博士、心血管藥理學(xué)/材料學(xué)博士后,。2013年赴美國(guó)ISU與導(dǎo)師王群開展新材料合成,、小腸類器官研究。2008年-2022年在哈爾濱醫(yī)科大學(xué)大慶校區(qū)藥學(xué)院工作,。2022年被紹興文理學(xué)院以D類人才引進(jìn)到醫(yī)學(xué)院工作?，F(xiàn)為世界醫(yī)藥聯(lián)合會(huì)理事/中藥藥劑專業(yè)委員會(huì)理事、醫(yī)藥高等教育創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教材建設(shè)委員會(huì)副主任委員,、黑龍江省生物醫(yī)學(xué)工程協(xié)會(huì)理事,；中國(guó)醫(yī)藥導(dǎo)報(bào)等雜志編委; 為ACS nano，Biotechnology Advances,，Bioactive Materials 等高水平雜志審稿專家,。為NSFC一審專家、教育部碩士論文函審專家,、廣西省重大儀器設(shè)備評(píng)審專家,、黑龍江省省重大項(xiàng)目評(píng)審專家、中華醫(yī)學(xué)會(huì)獎(jiǎng)評(píng)審專家,、北京市青年/面上基金評(píng)審專家,、京津冀地區(qū)聯(lián)合基金評(píng)審專家,。主持指導(dǎo)NSFC等項(xiàng)目24項(xiàng)科研經(jīng)費(fèi)350萬(wàn)元；發(fā)表論文SCI收錄60篇（最高影響因子為54.564,，單篇引用超過400次）,；獲黑龍江省政府自然科學(xué)成果獎(jiǎng)等獎(jiǎng)勵(lì)13項(xiàng)，出版教材專著7部,，智慧樹在線課程2項(xiàng)（分子藥劑學(xué)為全國(guó)首家,，課程負(fù)責(zé)人，入選學(xué)習(xí)強(qiáng)國(guó)平臺(tái)）,。先后協(xié)助企業(yè)獲得新藥臨床批件4項(xiàng),、合作獲得新藥證書1項(xiàng)：鹽酸舍曲林膠囊（國(guó)藥證字H20051808），保元合劑（黑藥制備字Z2020047000）等10個(gè)院內(nèi)制劑獲得批號(hào),。申報(bào)專利11項(xiàng),，授權(quán)9項(xiàng)。培養(yǎng)博士/碩士50人,。

　　通訊作者：王群教授

　　王群為美國(guó)愛荷華州立大學(xué)化學(xué)與生物工程系教授。王教授的實(shí)驗(yàn)室專注于仿生材料和納米技術(shù)來調(diào)控類器官以及細(xì)胞功能行為,。目前,，王教授關(guān)注于類器官的組織工程和再生醫(yī)學(xué)、生物材料介導(dǎo)的類器官和干細(xì)胞重編程用于藥物發(fā)現(xiàn),，以及類器官和細(xì)胞介導(dǎo)的藥物遞送,。他在科學(xué)期刊上發(fā)表了104篇經(jīng)過同行評(píng)審的手稿，他的H指數(shù)為63,。

編輯：趙晗宇　嚴(yán)許媖