近日，四川大学轻工科学与工程学院周加境研究员、华西口腔医学院刘磊教授与墨尔本大学Frank Caruso教授团队合作在国际学术期刊Journal of the American Chemical Society在线发表了题为“Peptide-Based Coacervate Protocells with Cytoprotective Metal−Phenolic Network Membranes”的研究论文，并入选封面论文。华西口腔医学院博士研究生蒋林利、博士研究生曾奕苇和李蕙助理研究员为论文共同第一作者，我校周加境研究员、刘磊教授和墨尔本大学Frank Caruso教授为共同通讯作者，本研究还得到了生物材料工程研究中心吴冬冬研究员团队的协助，我校华西口腔医学院为该论文的第一通讯单位。
探究原始细胞（Protocell）的形成不仅有助于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，因此在近年成为了合成生物学的研究热点之一。利用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缺乏天然细胞的选择透过性，更使其易受环境的影响。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”，但这类凝聚体仍然存在对环境敏感和制备复杂等问题。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。
团队提出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），并证明了其作为药物递送平台的潜力。研究以相反电荷寡肽形成的凝聚体模拟细胞质，利用金属多酚网络模拟细胞膜，构建了一种新型的原始细胞系统PC@MPNs。这种原始细胞能高效地负载各种生物活性大分子，如牛血清白蛋白和免疫球蛋白G。同时，金属多酚网络细胞膜不仅能够稳定凝聚体，还赋予原始细胞选择透过性以及优异的自由基清除能力。该PC@MPNs能够模拟细胞信号传递进行生物催化级联反应，并通过表面修饰各类功能分子进一步模拟真实细胞的结构。研究证明，负载抗癌药阿霉素并被叶酸修饰后的PC@MPNs可被用于治疗鳞状细胞癌，具有作为药物递送平台的巨大潜力。该研究进一步推动了我校在生物质材料的跨学科发展，并为“医工结合”背景下生物质医用材料的发展提供了新思路。
该研究工作得到了国家自然科学基金（82100961）、四川省科技计划项目（22NSFSC2583）、中央高校基本科研业务费专项资金与皮革化学与工程教育部重点实验室（四川大学）开放课题基金的资助。
论文链接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.3c07748
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