近日,華南理工大學(xué)生物科學(xué)與工程學(xué)院朱偉教授與新墨西哥大學(xué)化學(xué)與生物工程系C. Jeffrey Brinker教授(美國(guó)工程院院士)和郭佶慜博士聯(lián)合在美國(guó)化學(xué)會(huì)志(Journal of the American Chemical Society,IF=14.612)雜志上在線發(fā)表題目為“Bioinspired Cell Silicification: From Extracellular to Intracellular”的前瞻性論文,評(píng)論和展望了生物啟發(fā)的細(xì)胞硅化策略及其在生物醫(yī)學(xué)和生物技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用。華南理工大學(xué)生物科學(xué)與工程學(xué)院為第一單位,博士后雷琪為共同第一作者。(論文鏈接https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c00814)
在自然界中,硅藻通過(guò)生物硅化作用在其表面形成了多級(jí)有序的二氧化硅外骨骼。硅藻表面的二氧化硅鎧甲,不僅有利于硅藻對(duì)養(yǎng)分的吸收和廢物的交換,還為其賦予了良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性,以及對(duì)微生物攻擊的抵抗能力。非凡的硅藻外骨骼激發(fā)了仿生研究的極大興趣,旨在細(xì)胞表面復(fù)制這些精巧的二氧化硅結(jié)構(gòu),以賦予細(xì)胞非原生或非生物的特性和功能,如隔絕有害外部壓力,賦予細(xì)胞磁性,以及利用二氧化硅外骨骼的空間限制對(duì)細(xì)胞功能進(jìn)行編輯。
本文綜述了仿生細(xì)胞硅化的研究進(jìn)展,詳細(xì)地介紹了多細(xì)胞二氧化硅基質(zhì)包裹,單細(xì)胞二氧化硅外骨骼包裹,和無(wú)定形二氧化硅“冰凍”單細(xì)胞的三種策略,并集中討論了仿生細(xì)胞硅化的發(fā)展及其伴隨的挑戰(zhàn)。最后著重強(qiáng)調(diào)了仿生細(xì)胞硅化中重要的技術(shù)進(jìn)展,討論了生物硅化細(xì)胞的獨(dú)特性質(zhì),為讀者更好地理解仿生細(xì)胞硅化的合成-結(jié)構(gòu)-性能之間的關(guān)系提供了指導(dǎo)。
該工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金(21972047, 52003086)等項(xiàng)目的資助。
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