青島大學藥學院發文Adv.Sci.：細胞仿生的全水微流控

　　近日，青島大學藥學院馬慶明博士和孫勇教授、佐治亞理工學院宋陽博士后研究員及香港大學岑浩璋教授（共同通訊作者）聯合在著名期刊Advanced Science （影響因子15.804，中科院一區top期刊）發表題為“Cell-inspired All-aqueous Microfluidics: from Liquid-Liquid Phase Separation towards Advanced Biomaterials”的長篇綜述，文章第一作者及共同通訊作者為馬慶明博士。

圖1. 細胞仿生的全水微流控的相關研究，包括細胞內液-液相分離的模擬、細胞仿生生物材料的組裝制備和新興的生物醫學應用等。

　　基于向自然學習的仿生研究為生物材料的設計與創新提供了新的思路和靈感，可以為不同趨待解決的科學技術問題提供啟發性的解決方案。近年來，對具有高度結構和功能復雜性的細胞進行模擬的“人工細胞”引起了科學界的巨大興趣。人工細胞的發展使人們在理解生命起源、深入研究細胞生物學及相關生物技術和生物醫學應用等領域獲得了可喜的研究成果。但是目前的細胞仿生研究仍留有巨大潛力空間，特別是針對亞細胞水平的細胞內環境的研究，是未來研究發展的重要方向之一。具體而言，生物細胞內環境是異質的，并且充滿具有不同組成和性質的不同隔室及無膜細胞器；許多關鍵的胞內過程，包括生物分子定位、信號傳導、DNA折疊包裝等都依賴于這些無膜細胞器。這些細胞內隔室結構是通過細胞內不同成分自發的液-液相分離分隔和組裝產生的。關于胞內液-液相分離的研究可用作開發新型細胞仿生的生物材料的重要指導方針和設計原則，例如藥物和疫苗的智能化遞送，生物醫學成像和疾病診斷的智能傳感器的制備，刺激響應和環境適應型軟機器人的設計，以及用于組織工程的受力和傷口愈合的支架的制備等。

　　基于此，該綜述全面詳細總結了基于全水微流控的細胞仿生研究及相關新型生物材料的制備及應用。文章首先從大分子聚集及相分離、軟動態液體界面及親和分配與隔室化特異反應等三方面總結了全水微流控與胞內液-液相分離的高度相似性，進而闡述了利用全水微流控作為高生物相容性模板設計并制備新型仿生生物材料的研究進展；在此基礎上，詳細介紹了制備所得的不同生物材料在生物醫學等新興領域的應用（包括生命活性物質的包封和遞送，人造無膜細胞器的制備以及細胞和組織的自組裝等）；最后，文章對開發具有創新應用的新型全水微流控和新型細胞仿生生物材料的挑戰和前景進行了分析和展望。可以預見在不久的將來，基于全水微流控的細胞仿生技術將提供更多性能優異的生物材料并為多學科基礎研究和生物醫學應用方面的提供新的機遇。