芯片上的人造细胞

使用微流控技术，他们生产小型聚合反应容器配备所需的性能。这"芯片上的细胞不仅对研究细胞过程有用，而且对化学应用或生物活性物质的新合成途径的发展也有用。

为了生存、生长和分裂，细胞依赖于催化许多连续反应的多种不同的酶。考虑到活细胞中过程的复杂性，不可能确定什么时候特定的酶以什么浓度存在，以及它们彼此之间的最佳比例。相反，研究人员使用更小的合成系统作为模型来研究这些过程。这些合成系统模拟活细胞分成不同的隔间。

与自然细胞非常相似

现在，由巴塞尔大学化学系的科妮莉亚·帕里万和沃尔夫冈·梅尔教授领导的团队已经开发出了一种生产这些合成系统的新策略。写日记先进材料这组科学家描述了他们如何制造各种被称为小泡的合成微型反应容器，这些容器作为一个整体充当细胞的模型。

“与过去不同，这不是基于囊泡的自组装，”Wolfgang Meier解释道。“相反，我们已经开发了高效的微流体技术，以一种可控的方式产生酶载囊泡。”新方法允许研究人员调整不同囊泡的大小和组成，以便各种生化反应可以在囊泡内进行，而不会相互影响——就像在细胞的不同隔间里一样。

为了制造出所需的囊泡，科学家们将各种不同的元件放入硅玻璃芯片上的小通道中。在这个芯片上，所有的微通道都聚集在一个交叉点上。如果条件配置正确，这种排列会产生在交点上形成大小均匀的聚合物液滴的水乳状液。

精确控制

囊泡的聚合物膜就像一个外壳，包裹着水溶液。在生产过程中，囊泡中充满了不同的酶组合。第一作者Elena C. dos Santos博士解释说，这种技术提供了一些关键的优势:“新开发的方法允许我们产生定制的囊泡，并精确地调整所需的酶的组合。”

膜内的蛋白质就像小孔一样，允许化合物选择性地进出聚合物囊泡。这些孔的设计只允许特定的分子或离子通过，因此能够单独研究自然界中紧密发生的细胞过程。

“我们能够证明，新系统为研究酶反应过程提供了一个极好的基础，”科妮莉亚·帕里万解释说。“可以对这些过程进行优化，以提高所需最终产品的产量。更重要的是，这项技术使我们能够检查在代谢性疾病中发挥作用的特定机制，或影响体内某些药物的反应。”