细胞大小调节分子分离

新的研究表明,细胞大小和膜可能发挥关键作用在调节细胞内分子的分布。这一发现提供了一个新的非常规方法操纵人工细胞通过它们的大小和界面性质,或他们的边界,而不是通过分子化学结构的修改。这可以帮助多个行业,从化妆品到药品,要避免意想不到的变化,人工细胞在其产品的特性,例如当创建新的药物像疫苗。

人工细胞可以小救星,比如COVID-19信使核糖核酸疫苗。这些工程奇迹可以模拟生物细胞的功能和执行各种各样的任务,从“教学”自己的细胞如何应对病毒,不断增长的人工皮肤测试化妆品,或使食品防腐剂。　

然而,创建和操纵这些细胞有许多挑战。“近年来,人工细胞包含解决方案(或混合物)的多组分分子用于化妆品和制药产品。虽然这些解决方案没有单独的在试管中,他们有时在人工细胞分离,这是有问题的应用程序,”副教授解释说Miho平贺柳泽艺术与科学研究生院的东京大学。

这种分离,称为液-液分离阶段(llp),已经成为调节生物体的生理活动的基本机制。然而,生物分子的类型,分离和这发生的条件尚未完全了解。这一最新研究发表在ACS材料信提供了一些急需的洞察力。

“传统、分离条件和分离度被认为是size-independent,只要容器的大小约为1微米,或者微米(1000毫米),或更大,“平贺柳泽说。然而,这项研究的一个令人惊讶的发现是,人工细胞越小,分离发生的程度就越大。

尺度依赖的细胞行为的概念在2012年被提出,但这种现象的细节仍不清楚。东京大学的研究团队进行了多尺度实验使用不同大小的液滴两种聚合物-短,聚乙二醇(PEG)和长,右旋糖酐——混合脂质膜中包含创建不同大小的人造细胞。

“从这样的实验,我们发现膜分子和感觉轻微的差异选择首选的分子,这是细胞的起源尺度依赖的行为。这是主要研究的高潮,“平贺柳泽解释道。“我们相信,这一发现提供了一种新方法操纵材料通过容器的空间大小和界面性质的人工细胞。这个想法完全不同于通过操纵分子结构的传统。”

下一个什么?根据平贺柳泽,“下一步主要有两个方向:一个是向一个物理单元尺寸空间的理解和配方对分子行为的影响;另一个原因是对药品和化妆品的应用程序,使用人工细胞考虑单元尺寸效应”。

参考:渡边C, Furuki T, Kanakubo Y, et al . Cell-sized监禁启动相分离的聚合物混合,促进分离膜润湿的竞争力。ACS板牙列托人。2022:1742 - 1748。doi:10.1021 / acsmaterialslett.2c00404

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