作者：衣曉峰發(fā)布日期：2018-08-13
哈爾濱工業(yè)大學化工與化學學院韓曉軍教授團隊，在人造細胞研究領(lǐng)域取得新突破。相關(guān)研究日前發(fā)表在國際著名期刊《先進材料》上。專家評價稱，此項成果對細胞器的形成、形貌的演變提供了重要的理論依據(jù)，并對細胞器結(jié)構(gòu)和功能的模擬研究起到了推動作用，是人造細胞領(lǐng)域的重要進展。
人造細胞為人工構(gòu)建的簡化細胞模型，能夠有效克服傳統(tǒng)細胞研究中面臨的諸多難題，為細胞生命活動研究提供簡單有效的模型，利于揭示細胞內(nèi)以及細胞間的分子作用機制，同時也能幫助人們理解生命起源問題。葉綠體基粒、粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體等細胞器由囊狀生物膜堆疊結(jié)構(gòu)所構(gòu)成，它們的形貌如何穩(wěn)定及對其功能的影響一直是科學家關(guān)注的熱點。磷脂分子作為細胞膜的主要成分在人造細胞領(lǐng)域得到廣泛應用，其在水溶液中自發(fā)組裝成為球狀脂質(zhì)雙分子層結(jié)構(gòu)，被稱之為磷脂囊泡。由于球狀磷脂組裝體熱力學穩(wěn)定，導致囊狀生物膜堆疊結(jié)構(gòu)很難構(gòu)建。因此，囊狀細胞器的人工模擬成為科學家亟待跨越的“關(guān)隘”。
韓曉軍及其課題組成員制備了與葉綠體基粒結(jié)構(gòu)相似的囊狀堆疊結(jié)構(gòu)，通過量子點的嵌入，使其具有光能捕獲功能，由此構(gòu)建了“人工基粒”。他們以磷脂分子為構(gòu)建基元，通過調(diào)節(jié)溶液的極性以及降溫速度，在水/乙醇混合溶液中制備出了大小可控、層數(shù)可控、尺寸均一的“磷脂盤”結(jié)構(gòu)。當將“磷脂盤”轉(zhuǎn)移到純水溶液中時，其所處的溶液環(huán)境的極性發(fā)生變化，使其邊界處磷脂分子發(fā)生重組形成囊狀堆疊結(jié)構(gòu)。囊狀堆疊結(jié)構(gòu)中囊的數(shù)量可由“磷脂盤”的厚度進行控制。囊與囊之間內(nèi)部相通，形成統(tǒng)一整體。
通過調(diào)節(jié)溶液極性，該囊狀堆疊結(jié)構(gòu)可以像彈簧一樣具有伸縮功能。當囊狀堆疊結(jié)構(gòu)帶有一定電性時，與其電性相反的納米粒子也可使其壓縮。納米粒子可被可控地“吞吐”，與呼吸作用類似。將兩種尺寸不同的CdTe“量子點”納米粒子“吞”入后，它們之間在光照下產(chǎn)生熒光共振能量轉(zhuǎn)移現(xiàn)象，使得該囊狀堆疊結(jié)構(gòu)可模擬葉綠體的光收集功能。這類具有功能的囊狀堆疊生物膜結(jié)構(gòu)被稱之為“人工基粒”。這是課題組在國內(nèi)外首次通過磷脂分子直接組裝形成囊狀堆疊生物膜結(jié)構(gòu)，并基于該結(jié)構(gòu)對葉綠體的功能進行模擬。（記者衣曉峰）
來源：健康報網(wǎng)
