科学家们利用激光,连接、排列和合并人造细胞,像盖房子一样将细胞排列成全新的结构,为类似组织的网络化人造细胞铺平道路。
《NatureCommunications》报道,帝国理工大学和拉夫堡大学的研究人员将人造细胞排列成具有不同连接性的基本组织结构,在一个新的复杂高度展示了人造细胞的应用潜力,比如执行初始化学反应或移动人造或天然细胞网络周围化学物质。为超小体积中进行化学反应、研究细胞通讯机制以及新一代智能生物材料研发开了一扇窗。
细胞是生物学的基本单位,只有被排列成组织时才具备功效,为了做到这一点,细胞必须彼此连接并能交换物质。
人造细胞具备膜结构,研究人员将其设计成可以彼此镶嵌的结构,但是前提是细胞需要靠得足够近,为此,研究团队利用类似迷你“牵引光束”的“光镊子”拖拽细胞进入任何位置。一旦连接,细胞们将可以作为一个整体单元移动。
帝国理工大学化学系的YuvalElani博士说:“人造细胞膜彼此碰撞后通常会像皮球一样弹开,而我们通过改变细胞膜的生物物理学属性,让它们变得像砖块一样容易粘在一起。再向膜中插入蛋白质等生物成分,就能模仿细胞相互交流、交换物质的自然特征,所以说,这种方法是创造生物人工细胞组织的一大进步。”
研究人员完善了细胞粘附过程后,他们就开始构建各种细胞线、二维形状(如正方形)和3D形状(如金字塔),这些图形还可以被激光束拖拽组成一个整体。
此外,研究人员还利用纳米金粒子涂层让两个独立的人造细胞合并成一个更大的细胞。当“光镊子”中心的激光束集中在两个细胞之间的交界处时,纳米颗粒发生共振破坏那个点上的细胞膜,随后细胞膜发生重排变成一个整体。这种合并方式能让两个细胞分别携带的化学物质瞬间混合,开始化学反应。
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Sculptingandfusingbiomimeticvesiclenetworksusingopticaltweezers
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