人造細胞和生物細胞合體了！

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生物細胞（褐色）位於人造細胞（綠色）內部的效果圖。

圖像來源：Imperial College London

研究人員首次將活體細胞與非活體細胞結合在一起，使它們能夠共同工作。這為諸多新應用的開發鋪平了道路。

該系統由英國帝國理工學院的團隊開發，它將生物細胞封裝到人造細胞內部。通過這種方法，研究人員能夠利用生物細胞的天然能力來處理化學物質，同時保護其免受環境影響。

該系統能夠用於很多應用，比如利用光合作用的細胞「電池」，在身體內藥物合成，以及能夠抵抗惡劣環境的生物感測器等。

過去的人造細胞需要藉助部分生物細胞的「機器」，比如支持化學反應的酶，並將其封裝入人工衣殼。這項3月14日發表在《Scientific Reports》上的研究則更近一步，它將整個細胞封裝到了人造衣殼內。

這些人造細胞含有與生物細胞協同工作以產生新化學物質的酶。在驗證實驗中，研究人員讓細胞生產的是一種熒光化合物，以確認該系統的功能與預期一致。

帝國理工學院化學系的Oscar Ces教授是該研究的負責人，他說：「生物細胞能夠完成非常複雜的功能，但是卻很難控制它。人造細胞相對比較容易編程，但是我們無法讓它實現如此複雜的功能。」

「我們的新系統將融合整個生物細胞和人造細胞，從而彌補了這兩種方法的不足，讓這二者協同工作產生我們需要的物質。這是我們對人造細胞設計的一種思維方式範式轉變，有助於開拓和加速它們在醫療和其他領域的應用。」

研究人員利用微流體技術開發了該系統：引導液體通過微小通道。他們使用無法混合的水和油生成特定大小的含有生物細胞和酶液滴，然後，將人造塗層應用於液滴以提供保護，從而創建人造細胞環境。

他們在高銅溶液中測試這些人造細胞，這對生物細胞通常是高毒性的，但研究團隊仍然能夠在大部分人造細胞中檢測到熒光物質，這意味著生物細胞仍然活著，並且運轉正常。這種能力在人體內將非常有用，因為人造細胞外殼能夠防止外來的生物細胞被自身免疫系統攻擊。

圖像來源：《Scientific Reports》

英國工程和自然科學研究委員會的研究員Yuval Elani博士是該研究的第一作者，他說：「我們設計的這個系統是可控和可定製的。我們能夠以可重複的方式製造不同尺寸的人造細胞，而且具備添加所有種類細胞機制的潛力，比如執行光合作用的葉綠體，或者能夠作為感測器的工程微生物。」

為了改善這些人造細胞的功能，接下來的工作是要對人造塗層進行改善，使其更像生物細胞膜，同時具有特殊功能。

比如，如果使細胞膜只有在響應特定信號的時候才打開，將細胞內產生的化學物質釋放出來，它就可以將藥物遞送到身體的指定位置。該技術將非常有用，比如，在癌症治療中，可以只將藥物精準地遞送到腫瘤處，從而減少副作用。

儘管像這樣的系統距離實際應用可能還有一段路要走，但是該團隊表示，這項研究是向著正確的方向邁出了非常有希望的一步。這是帝國理工學院和劍橋大學國王學院的FABRICELL人造細胞科學中心將活體細胞和非活體成分結合到一起的先例。

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