细胞大小和细胞膜可能在调节细胞内分子分布方面发挥关键作用

　　

   

   

图片:两种聚合物(红色和绿色)在试管和不同大小的人工细胞中的水溶液。在试管中，溶液混合均匀，但在小型人工细胞中，溶液分离成两相。    

新的研究表明，细胞大小和细胞膜可能在调节细胞内分子分布方面发挥关键作用。这一发现提供了一种新的非常规方法，可以通过大小、界面性质或边界来操纵人工细胞，而不是通过对其化学结构的分子修饰。这可能会帮助从化妆品到制药等多个行业，这些行业希望避免产品中人造细胞的特性发生意外变化，比如在制造疫苗等新药物时。

人工细胞可以成为小救星，比如COVID-19 mRNA疫苗。这些工程奇迹可以模拟生物细胞的功能，并执行各种任务，从“教”我们自己的细胞如何应对病毒，生长用于测试化妆品的人造皮肤，或制造食品防腐剂。

然而，创建和操作这些细胞带来了许多挑战。近年来，含有多组分分子溶液(或混合物)的人造细胞已被用于化妆品和医药产品。虽然这种溶液在试管中无法分离，但有时会在人工细胞中分离，这在应用上存在问题，”东京大学艺术与科学研究生院副教授柳泽美穗解释说。

这种分离被称为液-液相分离(LLPS)，已成为调节生物体生物活性的一种基本机制。然而，分离的生物分子类型和发生这种情况的条件尚未完全了解。这项最新的研究发表在ACS材料 信提供了一些急需的见解。

Yanagisawa说:“传统上，只要容器的尺寸在1微米或微米(千分之一毫米)或更大，分离条件和分离程度就被认为是与尺寸无关的。”然而，这项研究的一个令人惊讶的发现是，人造细胞越小，分离发生的程度就越大。

细胞大小依赖行为的观点在2012年提出，但这一现象的细节仍不清楚。东京大学的研究小组在脂质膜中使用两种聚合物(短聚乙二醇(PEG)和长葡聚糖)的不同大小的液滴进行了多尺度实验，以创建不同大小的人工细胞。

“从这样的实验中，我们意识到膜感知分子之间的细微差异，并选择首选分子，这是细胞大小依赖行为的起源。这是研究的主要高潮，”Yanagisawa解释说。“我们相信，这一发现提供了一种通过人工细胞容器的空间大小和界面特性来操纵材料的新方法。这一想法与通过操纵分子结构的传统想法截然不同。”

下一个什么?根据Yanagisawa的说法，“下一步主要有两个方向:一个是对细胞大小的空间对分子行为的影响的物理理解和制定;另一种是用于制药和化妆品应用，考虑到细胞大小的影响，使用人造细胞。”

文章标题

Cell-sized confinement initiates phase separation of polymer blends and promotes fractionation upon competitive membrane wetting