细胞为生物医学应用构建活的复合聚合物

sipn的概念已经存在了100多年，已用于汽车零部件、医疗设备、成型化合物和工程塑料。总的思想是一个或多个聚合物以这样的方式在另一个聚合物支架周围组装，使它们成为连锁的。即使这些聚合物没有化学结合，它们也不能被拉开，形成一种性能大于其各部分简单相加的新材料。

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凌冲说:“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要的那样具有生物相容性。所以我们想，为什么不使用活细胞来合成第二层，使其尽可能具有生物相容性呢?”

在这篇新论文中，曾在You实验室工作的博士后、现为深圳合成生物研究所副教授的戴卓军(zhujun Dai，音译)使用了该实验室开发了数年的“swarmbots”平台来实现这一目标。

蜂群机器人是活细胞，它们被编程在墙内产生生物分子，一旦它们的种群达到一定密度就会爆炸。在这种情况下，它们被编程产生一种叫做弹性多肽(ELPs)的单体，融合到被称为SpyTag和SpyCatcher的功能特征上。这两种分子结构形成了一个锁-钥匙系统，允许elp在混合时自组装成聚合物链。当它们生长时，这些聚合物与含有细胞的聚合物微胶囊纠缠在一起，形成sipn。

每个单体可以包含多个“间谍标签”或“间谍捕捉器”，也可以与产生读数或具有特定功能的蛋白质融合。这有点像用许多小的护具手镯做一个链环围栏，这些手镯有足够的空间来放钩子和护具。

研究人员首先对细胞进行编程，用荧光蛋白填充这种可装饰的特征，以证明该系统可以将它们锁定在适当的位置。在这次成功的演示之后，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。

You说:“你可以用任何你想要的功能来代替荧光标记。”“我们决定接触抗生素，因为这是我们实验室的另一个重点之一。”

β -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是有用的，研究人员用β -内酰胺酶填充了可修饰的位置，这种酶可以降解β -内酰胺抗生素。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短暂的保护分子，以帮助小鼠的肠道微生物群抵御抗生素的负面副作用。

You说:“以前还没有人用活细胞作为工厂来实时生产用于sIPNs的单体。”“原理证明演示表明，我们不仅可以用活细胞制造这些类型的功能材料，而且它们可以表现出与医学相关的功能。”