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科技日报北京9月9日电 (实习记者张佳欣)美国纽约大学和芝加哥大学的研究职员已经开发出一种人造细胞状结构,能行使无机物自主摄取、加工和倾轧物质,重现活细胞的基本功效。这项研究为缔造“模拟细胞”提供了蓝图,其潜在应用局限包罗药物运送、环境科学等。相关论文揭晓在8日的《自然》杂志上。

活细胞的一个基本功效是可以从环境中获取能量,将分子吸入和倾轧自身系统。当系统行使能量将这些分子从低浓度区移动到高浓度区时,这个历程被称为自动运输。

几十年来,研究职员一直致力于缔造能够模拟生物细胞特征和行为的人造细胞。但这些细胞模拟物往往缺乏执行庞大细胞历程(如自动运输)的能力。

此次,研究职员开发出一种新的、完全合成的模拟细胞。将它放在差异颗粒的夹杂物中时,该模拟细胞可以自主捕捉、浓缩、存储和运送细小颗粒,执行自动运输义务。

为了设计模拟细胞,研究职员使用聚合物缔造了一种红细胞巨细的球状膜,用于控制收支细胞的物质。他们在球状膜上钻了一个纳米微孔,缔造了一个模拟细胞卵白质的物质交流通道。

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为了执行自动运输义务,该模拟细胞需要一种机制为自身提供动力,以吸进和倾轧物质。在活细胞中,线粒体和三磷腺苷(ATP)为自动运输提供需要的能量。而在模拟细胞中,研究职员在纳米通道内添加了一种化学反映因素,当被光激活时,它起到了泵的作用。当光线照射到泵上时,会引发化学反映,将泵酿成细小的真空,并将颗粒吸入膜中。当泵关闭时,颗粒被困在模拟细胞内并举行处置。当化学反映发生逆转时,颗粒就会按需推出。

纽约大学化学副教授、该研究主要作者斯特凡诺·萨卡纳示意,这种细胞结构设计的焦点是内部提供动力的活性元素与细胞壁之间的协同作用,这使模拟细胞能够摄取、处置和倾轧物质。

研究职员在差其余环境中测试了模拟细胞,效果发现,它们不仅能从周围的水中摄取颗粒或杂质,还可以吞噬大肠杆菌并将其困在膜内,这说明它们有潜力用于祛除水中的细小污染物,并可能提供了一种匹敌体内细菌的新方式。

未来,这种模拟细胞还能用于药物运送,由于它们在被激活时可以释放出预先加载的物质。

研究职员正在继续开发和研究模拟细胞,包罗构建能执行差异义务的细胞,学习差异类型的细胞若何相互交流等。

总编辑圈点

人造活细胞实在是颇具里程碑意义的实验。这或许解释生命体是能在实验室里“被缔造”出来的,而纷歧定要通过“进化”来完成。不外,这一研究一旦向“缔造生命”靠拢,就会激起人们古老的争论:人类是不是可以在实验室饰演天主的角色?本文中的功效,还仅仅是小我私人造细胞状的结构,主要用于重现一些活细胞的基本功效。它的未来远景应是服务于人体内的药物递送,有可能的话,还将辅助科学家缔造一个更深层服务于医学的活细胞。

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