如何让人造细胞膜稳定50天以上？KIST团队的突破性研究
2024-10-20 10:00:04 发布
韩国科学技术研究院（KIST）的脑科学研究所团队在《自然·通讯》杂志上发表了一项创新研究，成功开发出一种能在硅基板上稳定超过50天的人工细胞膜技术。这项技术不仅在模拟生物细胞膜方面取得了突破，还为3D细胞形状的制造提供了一种可调节和可控的新方法。
细胞膜是生命体内至关重要的结构，它不仅保护细胞内部免受外界环境的干扰，还能通过感知化学或物理刺激与外界进行交流，充当生物传感器的角色。细胞膜由亲水和疏水两部分构成，能够控制离子通道的开闭，将外界刺激转化为电信号，传递至细胞内部。
KIST团队此前已成功研发出能持续5天的人造细胞膜，并在2019年展示了其作为生物传感器的潜力，通过将正离子转移到附有蛋白质的人造细胞膜内部。然而，为了满足生命科学研究和商业化的需求，人工细胞膜需要至少一个月的稳定性。
为了突破这一限制，研究团队专注于嵌段共聚物（BCP）材料。他们开发了一种新技术，在硅基板上制造了数万个直径为8微米的孔，并通过表面处理将BCP溶液精确注入每个孔中，随后干燥。通过在微流体通道的上板电极和下硅基板之间施加电场，可以创建出不同形状的BCP双层结构，如肥皂泡形、细长椭圆形或细管形。这一过程不仅揭示了根据溶液浓度和电场频率来维持结构的可能性，也为控制人造细胞膜的大小和形状提供了新思路。
最终，研究团队在三维双层BCP结构的外部填充了具有类似人体物质特性的多孔水凝胶，成功制造出了能稳定超过50天的人造细胞膜。这一成果不仅将人造细胞膜的稳定期延长了十倍以上，还为生物功能研究和超灵敏生物传感器的开发提供了新平台，有望在新药筛选、神经递质和激素研究等领域发挥重要作用。
这项研究展示了科学家们如何通过模仿自然界的精密构造，创造出具有长期稳定性的人工细胞膜，为生物医学研究和应用开辟了新的道路。