探究原始細胞（Protocell）的形成不僅有助于人類深入理解生命的起源，還能啟發我們設計類似系統，模擬細胞復雜功能和結構，推進生物技術、材料科學與納米技術的發展，因此在近年成為了合成生物學的研究熱點之一。利用簡單生物質材料通過相分離形成的凝聚體被認為是可能的生命起源前體，為研究原始細胞特性提供了多樣的平臺。然而，凝聚體的無膜特性不僅使它們缺乏天然細胞的選擇透過性，更使其易受環境的影響。盡管已經有研究嘗試使用脂質、高分子、細胞膜碎片等作為凝聚體的“細胞膜”，但這類凝聚體仍然存在對環境敏感和制備復雜等問題。因此，我們亟需一種簡便、可調控的制備技術來構建人工原始細胞，進一步豐富原始細胞研究模型。
近日，四川大學周加境研究員與華西口腔醫學院劉磊教授、墨爾本大學Frank Caruso教授團隊合作，開發了一種基于凝聚體和金屬多酚網絡的新型原始細胞模型（peptide coacervate@metal?phenolic networks，PC@MPNs），并證明了其作為藥物遞送平臺的潛力，該研究成果以題為“Peptide-Based Coacervate Protocells with Cytoprotective Metal?Phenolic Network Membranes”發表于國際化學頂級期刊《Journal of the American Chemical Society》（影響因子16.383；川大A-），并入選封面論文。研究以相反電荷寡肽形成的凝聚體模擬細胞質，利用金屬多酚網絡模擬細胞膜，構建了一種新型的原始細胞系統PC@MPNs。這種原始細胞能高效地負載各種生物活性大分子，如牛血清白蛋白和免疫球蛋白G。同時，金屬多酚網絡細胞膜不僅能夠穩定凝聚體，還賦予原始細胞選擇透過性以及優異的自由基清除能力。該PC@MPNs能夠模擬細胞信號傳遞進行生物催化級聯反應，并通過表面修飾各類功能分子進一步模擬真實細胞的結構。研究證明，負載抗癌藥阿霉素并被葉酸修飾后的PC@MPNs可被用于治療鱗狀細胞癌，具有作為藥物遞送平臺的巨大潛力。
該文通訊作者為我院周加境研究員、我校華西口腔醫學院劉磊教授以及墨爾本大學Frank Caruso教授，第一作者為華西口腔醫學院2022級博士研究生蔣林利、博士研究生曾奕葦和李蕙研究員。該研究進一步推動了我院在輕工生物質資源的跨學科發展，并為“醫工結合”背景下生物質醫用材料的發展提供了新思路。
該研究工作得到了國家自然科學基金（82100961）、四川省科技計劃項目（22NSFSC2583）、中央高校基本科研業務費專項資金與皮革化學與工程教育部重點實驗室（四川大學）開放課題基金的資助。
文獻鏈接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.3c07748
