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细胞是生命活动的基本单位，生物体的一切生命现象都是细胞活动的体现。细胞内的这些活动精细而复杂，因此为研究生命过程，能模拟细胞结构和功能的人造细胞应运而生。近日，哈尔滨工业大学韩晓军教授团队结合微接触剥离技术和电形成方法制备了巨型磷脂囊泡（GUV）阵列，并在阵列中载入羧基荧光素（CF）、DNA和HRP等生物分子，构建单室人造细胞阵列，来研究物质的跨膜运输和细胞新陈代谢功能。 GUV由于具有与细胞膜相似的磷脂双分子层结构，与细胞相似的尺寸，因此被广泛应用于细胞融合、基因表达、蛋白质合成和真核细胞的模拟等研究中。基于GUV的研究大多在溶液中进行的，由于流体流动的干扰，GUV不易被捕获，难以一次性获得足够的测量样本用于统计分析。因此，GUV微阵列的发展为避免这种缺憾提供了一种的新的策略。目前鲜有GUV被固定到基底上形成阵列的报道。韩晓军教授团队构建了GUV阵列并以此为细胞模型，展开了一系列的研究工作。 结合微接触剥离技术和电形成方法，利用点面电极与聚二甲基硅氧烷（polydimethylsiloxane, PDMS）印章可制备出附着于基底的GUV阵列。GUV的尺寸与剥离步骤所用的PDMS印章特征尺寸相近，通过PDMS印章的尺寸可以控制GUV阵列的尺寸，20、50和85 μm的印章制备出的GUV直径分别为27.87 ± 2.22 µm、64.06 ± 3.08 µm和82.25 ± 5.76 µm。不同种类的磷脂或三元混合磷脂都可以采用该发制备出GUV阵列，其中DOPC GUV阵列效果最好，可作为细胞模型进行后续研究。GUV阵列可装载DNA等生物分子，用于研究物质的跨膜运输和模拟细胞代谢。GUV内羧基荧光素CF的扩散程度受蜂毒素浓度的影响，当蜂毒素浓度分别为0、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 μM时，CF的扩散系数（D）分别为 0.37× 10-11、0.36 × 10-11、0.54 × 10-11、1.10 × 10-11、1.74 × 10-11、2.31 × 10-11、3.62 × 10-11 m2/s。将辣根过氧化物酶（HRP）负载于GUV阵列中可用于模拟细胞代谢反应，底物H2O2和o-PD成功地扩散至GUV内部发生反应，产生了荧光物质2,3-二氨基吩嗪（2,3-DAP）。利用该方法制备出的GUV阵列在人造细胞的研究方面具有良好的应用前景。 这一成果近期发表在Analytical Chemistry 上。 该论文作者为：Chuntao Zhu, Qingchuan Li, Mingdong Dong, Xiaojun Han |
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