JACS内封面：具有金属多酚网络“细胞膜”的多肽凝聚体原始细胞（微信文章未删减版）

探究原始细胞（Protocell）的形成不仅能帮助人类深入理解生命的起源，还能启发我们设计类似系统，模拟细胞复杂功能和结构，推进生物技术、材料科学与纳米技术的发展，在近年成为了合成生物学的研究热点之一。由简单生物质材料通过相分离形成的凝聚体被认为是可能的生命起源前体，为研究原始细胞特性提供了多样的平台。然而，凝聚体的无膜特性不仅使它们易受环境的影响，还使它们缺乏天然细胞的选择透过性。尽管已经有研究尝试使用脂质、高分子、细胞膜碎片等作为凝聚体的“细胞膜”，这类凝聚体对环境敏感和制备复杂等问题仍然存在。因此，我们亟需一种简便、可调控的制备技术来构建人工原始细胞，进一步丰富原始细胞研究模型。近日，四川大学周加境研究员与华西口腔医学院刘磊教授、墨尔本大学Frank Caruso教授合作，开发了一种基于凝聚体和金属多酚网络的新型原始细胞模型（peptide coacervate@metal-phenolic networks, PC@MPNs），并证明其作为药物递送平台的潜力。

研究首先以相反电荷寡肽液-液相分离形成的凝聚体（PC）模拟细胞质，然后通过酚类配体与金属离子之间的配位作用，在PC表面形成金属多酚网络（MPNs）作为人工“细胞膜”，构建了一种新型的原始细胞系统PC@MPNs（图1）。

图1. PC@MPNs原始细胞的设计和制造

这种原始细胞能高效地负载各种小分子和生物活性大分子，如罗丹明B、牛血清白蛋白和免疫球蛋白G等。同时，金属多酚网络细胞膜不仅能够增强原始细胞的胶体稳定性，还赋予原始细胞选择透过性以及优异的自由基清除能力（图2）。

图2. PC@MPNs负载能力和选择透过性

该PC@MPNs能够维持其负载生物分子活性，模拟细胞信号传递，进行生物催化级联反应（图3）。

图3. PC@MPNs中的酶催化反应和酶级联反应

研究将PC@MPNs负载抗肿瘤药阿霉素并在其表面修饰叶酸，发现可以实现对特定细胞的靶向，控制释放药物，从而用于治疗鳞状细胞癌。证明了PC@MPNs的表面修饰能力和作为药物递送平台的巨大潜力（图4）。

图4. PC@MPNs 作为药物递送平台

综上，该研究以带相反电荷的寡肽形成凝聚体模拟细胞质，用金属多酚网络模拟细胞膜，利用一种简便、可调控的制备技术构建了一种新型原始细胞模型，为揭示无生命物质到生命的转化机制提供了新视角，还为进一步研发新型药物递送平台提供了依据。这一成果近日发表在Journal of the American Chemical Society 上，并入选内封面论文，文章的第一作者为四川大学博士研究生蒋林利、博士研究生曾奕苇和李蕙研究员。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：

Peptide-Based Coacervate Protocells with Cytoprotective Metal–Phenolic Network Membranes

Linli Jiang, Yiwei Zeng, Hui Li, Zhixing Lin, Hai Liu, Joseph J. Richardson, Zhanshan Gao, Dongdong Wu, Lei Liu*, Frank Caruso*, and Jiajing Zhou*

J. Am. Chem. Soc. 2023, DOI: 10.1021/jacs.3c07748

导师介绍

周加境，四川大学研究员，博士生导师，国家级青年人才，四川省科协“海智计划”特聘专家。2011年本科毕业于四川大学，2016年博士毕业于新加坡南洋理工大学，2022年起就职于四川大学轻工科学与工程学院，专注于开发生物医学与环境应用的生物质基材料，发表学术论文80余篇，论文总引次数超4600次，其中以（共同）第一/通讯作者在Chem. Soc. Rev.、Acc. Chem. Res.、Nat. Commun.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.、ACS Nano等国内外高水平学术期刊上发表论文20篇；申请中国专利5项，授权美国发明专利1项。

课题组主页：

https://www.zhoulabscu.net/

刘磊，四川大学华西口腔医院教授、博士生导师、主任医师、口腔颌面外科学系主任，兼任国际牙医师学院院士、国际内固定协会国际讲师、中华口腔医学会创伤及正颌外科专委会常务委员等多个学术组织理事或委员，Academic Editor of J Clin Med、World J Stem Cells等6份国外学术期刊编委、《中华创伤杂志(英文版)》等6份国内学术期刊编委。主持863计划1项、国家自然科学基金6项、部省级及其他课题10余项。发表论文236篇，主编参编教材及专著17部，获专利12项，部省级科技进步奖5项。

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