具有类生命结构和功能的复杂仿生体系的研究能够帮助人们更好地理解生命本质和生物现象，并为发展生物功能材料提供新的设计思路。在国家自然科学基金委、北京化工大学和材料科学与工程学院的大力支持下，林艺扬教授课题组与合作者开展了仿生化学与人工细胞的研究，取得了系列研究进展（Sci Adv 2023, 9, eade5853; Adv Mater 2023, 35, 2210700; Sci. Adv.2021, 7, eabf9000）。
人工细胞有序网络是从简单细胞模型迈向组织的关键。国际同行发展了利用外部操控获取有序或随机的人工细胞网络的技术，而基于人工细胞自身内部和界面性质介导自发组装成有序网络仍然具有挑战性。近日，林艺扬教授课题组联合中国科学院化学研究所乔燕研究员和英国布里斯托大学Stephen Mann教授，利用液-液相分离构建了二元凝聚液滴自组装形成的人工细胞网络，在有序结构中实现了复杂的分子分选及信号处理功能。该团队利用两种不互溶复杂凝聚液滴的自发粘附形成半润湿结构，交替排列成线性或支化的高级次人工细胞网络。由于两种凝聚液滴的内部有序性、分子排列紧密程度和亲疏水性的显著差异，该网络对不同生物分子具有显著亲和性差异，从而实现了对生物分子的分选、酶催化反应的空间定位以及凝聚液滴间的物质转移等功能。此外，该人工细胞网络的拓扑结构可以通过主-客体相互作用、光异构化以及静电屏蔽等策略进行可控调节。在宏观尺度上，该人工细胞网络还可发展成为微萃取系统，通过离心操作实现对生物分子的宏观分离。相关研究成果Superstructural ordering in self-sorting coacervate-based protocell networks发表于Nature Chemistry期刊上。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41557-023-01356-1.
图1 自组装形成的人工细胞网络
林艺扬教授个人简介：
林艺扬，毕业于北京大学化学与分子工程学院，获得理学学士和博士学位，在俄克拉荷马大学和伦敦帝国理工学院从事博士后研究，研究领域为疾病相关的即时检测和多肽化学。2019年加入北京化工大学，获得国家高层次人才计划青年项目资助，课题组致力于软物质化学和生物功能材料的研究。累计发表学术论文60余篇，主要包括Nat Chem、Sci Adv、PNAS、Angew、JACS、Adv Mater等。