细胞构建生物医学应用的活复合聚合物

sipn的概念已经存在了100多年，并已用于汽车零部件，医疗设备，成型化合物和工程塑料。一般的想法是一种或多种聚合物围绕另一种聚合物支架组装，这样它们就变成了连锁的。即使这些聚合物没有化学键合，它们也不能被拆开，形成一种比其各部分简单相加更有性能的新材料。

制造sipn的传统方法通常包括生产称为单体的组成部分，并在适当的化学条件下将它们混合在一起，以控制它们在称为聚合的过程中组装成大型网络。

杜克大学生物医学工程教授游令冲说:“当它工作时，它是一个很棒的平台，可以将不同的功能整合到自组装层中，用于生物医学或环境应用。”“但这个过程往往不像你想的那样具有生物相容性。所以我们想，为什么不用活细胞合成第二层，使其尽可能具有生物相容性呢?”

在这篇新论文中，曾在优实验室担任博士后、现为深圳合成生物学研究所副教授的戴卓军(音译)使用了该实验室开发了数年的平台“群机器人”(swarmbots)来完成这项工作。

蜂群机器人是活细胞，它们被编程在其壁内产生生物分子，一旦它们的人口达到一定密度就会爆炸。在这种情况下，它们被编程产生称为弹性蛋白样多肽(elp)的单体，融合了称为SpyTag和SpyCatcher的功能特征。这两种分子结构形成了一个锁与钥匙系统，允许elp在混合时自组装成聚合物链。随着它们的生长，这些聚合物与含有细胞的聚合物微胶囊缠绕在一起，形成sipn。

每个单体可以包含多个SpyTags或spycatcher，也可以与产生读数或具有特定功能的蛋白质融合。这有点像用许多小小的护身符手镯做一个链环围栏，这些手镯有空间装扣和护身符。

研究人员首先对细胞进行编程，用荧光蛋白填充这个可访问的特征，以证明该系统可以将它们锁定在适当的位置。在那次成功的演示之后，他们将注意力转向用他们的新发明设计一个有用的药物输送系统。

“你可以用任何你想要的功能来代替荧光标记，”You说。“我们决定接触抗生素，因为这是我们实验室的另一个重点。”

-内酰胺类抗生素，如青霉素及其衍生物，是世界上最常用的抗生素之一。它们也经常被过度使用，会产生负面影响，比如破坏我们肠道内的天然微生物群。

为了证明他们的新细胞构建的sipn可能有用的一种方式，研究人员用β -内酰胺酶填充了可访问的位置，这种酶可以降解β -内酰胺类抗生素。通过将新功能化的sipn注射到小鼠体内，研究人员表明，该平台可以缓慢释放原本寿命很短的保护分子，帮助小鼠的肠道微生物群抵御抗生素的负面副作用。

“在此之前，没有人将活细胞作为工厂来实时生产sip的单体，”You说。“原理验证演示表明，我们不仅可以用活细胞制造出这些类型的功能材料，而且还可以展示出与医学相关的功能。”