生物分子凝集相是指高浓度生物分子基于多价相互作用发生液液相分离并形成凝集相的现象。2011年，英国皇家科学院院士Stephen Mann发展了凝集相原始细胞（Coacervate Protocell）的概念，认为液液相分离形成的凝集相小液滴是一种无膜的原始细胞模型，可以作为最简单的细胞腔室结构，执行最简单的生化反应与生命活动。凝聚相具有液体流动性、分子富集、反应调控以及动态响应性能，目前，在凝集相原始细胞中已经证实了一系列细胞相关生化反应与生命活动的可行性，并且作为微反应器和诊疗载体逐渐应用于生物医学领域。然而，如何实现凝集相原始细胞群落的构建、如何实现基于原始细胞的仿生组织模块的构建仍然存在挑战。近日，湖南大学和英国布里斯托大学合作通过将原始细胞固定在琼脂糖凝胶中，发展了基于凝胶模块的原始细胞群落，并实现了光能化学转化与利用。

在本研究中，基于正负电荷聚电解质的多价静电作用构建了微米级尺寸的凝集相原始细胞，并将其固定在琼脂糖凝胶中，获得了固载原始细胞的凝胶模块。原始细胞的不同功能将赋予凝胶模块的不同功能。凝胶模块可以基于海藻酸钠和钙离子的结合作用实现彼此交联，从而构建多功能的凝胶组装体。固定在凝胶中的原始细胞仍然保持着其凝集相特征，比如具有一定的液态流动性，对于染料分子和生物分子的富集效应，作为反应器对于生物酶反应的调控作用等。进一步将固载了TiO₂/Ag颗粒的原始细胞凝胶模块与固载了G-四聚体DNAzyme的原始细胞凝胶模块组装一起，制备了级联的凝胶模块。基于TiO₂/Ag颗粒的光催化H₂O₂生成反应和G-四聚体介导的Amplex red-H₂O₂荧光生成反应，构建了光能的化学转化模块和荧光信号的时空产生模块。该工作为具有内源活性和特定结构特征的杂合凝胶构建提供了新的途径，也为原始细胞的仿生组织构建提供了新的方法。

这一成果近期发表在Angew. Chem. Int. Ed. 上，作为Hot paper 和封面文章重点报道。湖南大学刘剑波副教授为本文第一作者和通讯作者，合作者布里斯托大学Mei Li 博士、Stephen Mann院士为第二、第三通讯作者。本文得到国家自然科学基金和国家留学基金资助。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Hydrogel-Immobilized Coacervate Droplets as Modular Microreactor Assemblies

Jianbo Liu,* Liangfei Tian, Yan Qiao, Shaohong Zhou, Avinash J. Patil, Kemin Wang, Mei Li,* Stephen Mann*

Angew. Chem. Int. Ed., 2020, 59, 6853-6859, DOI: 10.1002/anie.201916481