韓國(guó)科學(xué)技術(shù)研究院：人工細(xì)胞領(lǐng)域取得的新成就

細(xì)胞膜包含一個(gè)親水的外部和一個(gè)疏水的內(nèi)部，像水龍頭一樣打開(kāi)和關(guān)閉離子通道，并將物理化學(xué)刺激轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，然后傳遞給細(xì)胞。然而，迄今為止，人造細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)最多只能持續(xù)5天。

近日，韓國(guó)科學(xué)技術(shù)研究院(KIST)腦科學(xué)研究所宣布，他們開(kāi)發(fā)出一種可在硅襯底上保持穩(wěn)定超過(guò)50天的人工細(xì)胞膜。這是模擬薄膜結(jié)構(gòu)的人工細(xì)胞領(lǐng)域取得的新成就，也是該領(lǐng)域報(bào)道的最長(zhǎng)時(shí)間。

2018年，KIST團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造了一種持續(xù)5天的人造細(xì)胞膜。2019年，他們還演示了如何將正離子轉(zhuǎn)移到具有人造細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)內(nèi)部，該人造細(xì)胞膜表面附有蛋白，證實(shí)了其生物傳感器的應(yīng)用潛力。

然而，對(duì)于人工細(xì)胞膜的生命科學(xué)研究和生物傳感器的實(shí)際商業(yè)化來(lái)說(shuō)，人造細(xì)胞膜至少要有一個(gè)月的耐久性。為了延長(zhǎng)它的穩(wěn)定性時(shí)間，KIST 研究小組專注于一種稱為嵌段共聚物(BCP) 的材料。BCP 是由兩個(gè)或多個(gè)嵌段組成的大分子，它們可以重復(fù)排列成一長(zhǎng)排具有抵消特性的嵌段，模擬人體細(xì)胞膜的親水性和疏水性。

研究團(tuán)隊(duì)還開(kāi)發(fā)了一種技術(shù)，在硅基板上定期排列數(shù)萬(wàn)個(gè)直徑為8微米的孔，并通過(guò)表面處理將特定量的BCP溶液插入每個(gè)孔中，然后將其干燥。通過(guò)在微流體通道的上板電極和下硅基板之間施加電場(chǎng)，可調(diào)諧地創(chuàng)建肥皂泡形、細(xì)長(zhǎng)橢圓形或細(xì)管形BCP雙層結(jié)構(gòu)。這個(gè)過(guò)程導(dǎo)致團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了根據(jù)溶液濃度和施加的電場(chǎng)頻率維持結(jié)構(gòu)的可能性，也提出了一種可自由控制人造細(xì)胞膜大小和形狀的方法。

通過(guò)在三維雙層BCP結(jié)構(gòu)的外部填充具有與人體物質(zhì)相似的彈性和回彈性特性的多孔水凝膠，KIST團(tuán)隊(duì)最終創(chuàng)造了一種可保持穩(wěn)定超過(guò)50天的人造細(xì)胞膜。

研究作者Tae Song Kim 博士表示，該項(xiàng)研究為人工細(xì)胞膜的大面積陣列制造開(kāi)辟了道路，有望進(jìn)一步發(fā)展成為生物功能研究的平臺(tái)技術(shù)，以確定類似于細(xì)胞功能的超靈敏生物傳感器的功能，新藥開(kāi)發(fā)的藥特篩選以及大腦中的神經(jīng)遞質(zhì)和激素。

關(guān)鍵詞： 韓國(guó)科學(xué)技術(shù)研究院 人造細(xì)胞膜結(jié)構(gòu) 人造細(xì)胞膜 細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)