生物细胞可以被视为复杂的微反应器，生命所需的多种反应在其中并行发生。这些反应包括新陈代谢、基因表达和蛋白质生产所需的反应。受此启发，在合成生物学领域，研究人员试图构建合成细胞，这些细胞可用于帮助我们理解活细胞中的单个过程，同时也使定制的途径能够被设计用于指定的目的和应用，包括药物递送、体外细胞模型和生物生产的微反应器。与活细胞类似，合成细胞通常通过脂质膜结合，并使用脂质体作为结构基序。该领域最近的大部分焦点都集中在将越来越大程度的区室化结合到这些脂质体结构中。这种划分可以用于产生空间分离，当与刺激响应膜结合使用时，也可以允许时空激活和合成通信途径的发展。
最近，Imperial College London的Yuval Elani课题组构建了多室合成细胞微反应器，利用由工程热敏膜和Fe3O4磁性纳米颗粒组成的合成细胞器实现磁响应功能。这些微反应器可以通过纳米颗粒介导的热反应细胞器的诱导加热产生荧光产物，以响应交变磁场，从而导致底物从细胞器释放到细胞腔中，并引发酶促生物催化。重要的是，该系统在刺激激活之前处于休眠状态，有助于对合成细胞功能进行高度的时间控制。当与磁场的非侵入性和深层组织穿透特性相结合时，这种设计方法可以通过改变膜成分和封装的物质，适用于多种应用，包括囊泡生物反应器、治疗递送和合成细胞通讯途径的组成部分。
图片来源：J. Am. Chem. Soc.
这项研究还展示了通过使用不同的磁场强度来调节生物化学反应，以及使用不同的脂质成分来调节系统的潜力。该平台可以开启合成细胞作为可编程微机械在生物医学和生物技术中的广泛应用。
图片来源：J. Am. Chem. Soc.
原文标题：Magnetic Modulation of Biochemical Synthesis in Synthetic Cells
原文作者：Karen K. Zhu, Ignacio Gispert Contamina, Oscar Ces, Laura M. C. Barter, James W. Hindley, and Yuval Elani*
https://doi.org/10.1021/jacs.4c00845
