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我院博士生曲清莉《Chem. Eng. J.》:气辅法制备“山竹”微球作为人工细胞的应用研究

更新时间:2021-09-28点击次数:


近日,化学工程学院2018级博士生曲清莉以第一作者,在国际期刊Chemical Engineering Journal(影响因子13.27),在线发表了题为“Gas-shearing synthesis of core-shell multicompartmental microparticles as cell-like system for enzymatic cascade reaction”的研究论文(DOI: 10.1016/j.cej.2021.132607)。我校化工院黄超伯教授为通讯作者,熊燃华教授和硕士生张小丽、张建、邓晏康,博士毕业生唐国胜,哈佛大学博士生Hossein Ravanbakhsh,比利时根特大学Stefaan C. De Smedt院士、Kevin Braeckmans教授对本文均有贡献。

细胞是生物体中最基本的功能组成部分,是几十亿年来进化的高度复杂和高效的产物。它们的一个重要特点是多个层次的隔间执行专门但又相互协调的任务。从最简单的形式开始,即由双层结构包围的水凝胶,研究人员采用自下而上的方法来研究生物细胞的机制,并探索模拟其最基本的生理功能。芯壳多隔间微球因其仿生自然界真核细胞结构,在人工细胞领域引起了重要关注。目前芯壳多隔间微球主要有一壳多芯和一芯多层壳两种结构,但这些结构均存在多隔间相对位置难以调控等问题。本项目受自然界中山竹结构的启发,采用前期课题组发展的气辅法(Advanced Science, doi:10.1002/advs.201802342),构建了一种“山竹型”芯壳多隔间微球(如图1),不同隔间既独立又相互连续,且避免了传统微球制备方法中需要使用油和表面活性剂的弊端,拓宽了其在人工细胞领域的应用。



     以人工胰岛细胞为例,“山竹”微球展示出其应用于人工细胞的可行性。采用双面芯壳微球:海藻酸钠芯微球中,一面芯负载葡萄糖氧化酶,另一面负载过氧化氢酶;壳聚糖壳中负载胰岛素。外界环境中过量浓度的葡萄糖被葡萄糖氧化酶氧化为葡萄糖酸;葡萄糖的氧化导致H2O2形成;由于过量的H2O2在体内具有毒性,需要过氧化氢酶将多余的H2O2分解产生O2O2被重复利用进行葡萄糖氧化。葡萄糖酸导致微球环境pH下降,引发壳聚糖氨基质子化,释放出其中的胰岛素,模拟胰岛β细胞感应高浓度葡萄糖释放胰岛素的生理过程。

 

全文链接:https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.132607

课题组主页:https://www.x-mol.com/groups/nfu-ugent

 




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