哈爾濱工業大學化工與化學學院韓曉軍教授團隊，在人造細胞研究領域取得新突破。相關研究日前發表在國際著名期刊《先進材料》上。專家評價稱，此項成果對細胞器的形成、形貌的演變提供了重要的理論依據，並對細胞器結構和功能的模擬研究起到了推動作用，是人造細胞領域的重要進展。
人造細胞爲人工構建的簡化細胞模型，能夠有效克服傳統細胞研究中面臨的諸多難題，爲細胞生命活動研究提供簡單有效的模型，利於揭示細胞內以及細胞間的分子作用機制，同時也能幫助人們理解生命起源問題。葉綠體基粒、粗麪內質網、高爾基體等細胞器由囊狀生物膜堆疊結構所構成，它們的形貌如何穩定及對其功能的影響一直是科學家關注的熱點。磷脂分子作爲細胞膜的主要成分在人造細胞領域得到廣泛應用，其在水溶液中自發組裝成爲球狀脂質雙分子層結構，被稱之爲磷脂囊泡。由於球狀磷脂組裝體熱力學穩定，導致囊狀生物膜堆疊結構很難構建。因此，囊狀細胞器的人工模擬成爲科學家亟待跨越的“關隘”。
韓曉軍及其課題組成員製備了與葉綠體基粒結構相似的囊狀堆疊結構，通過量子點的嵌入，使其具有光能捕獲功能，由此構建了“人工基粒”。他們以磷脂分子爲構建基元，通過調節溶液的極性以及降溫速度，在水/乙醇混合溶液中製備出了大小可控、層數可控、尺寸均一的“磷脂盤”結構。當將“磷脂盤”轉移到純水溶液中時，其所處的溶液環境的極性發生變化，使其邊界處磷脂分子發生重組形成囊狀堆疊結構。囊狀堆疊結構中囊的數量可由“磷脂盤”的厚度進行控制。囊與囊之間內部相通，形成統一整體。
通過調節溶液極性，該囊狀堆疊結構可以像彈簧一樣具有伸縮功能。當囊狀堆疊結構帶有一定電性時，與其電性相反的納米粒子也可使其壓縮。納米粒子可被可控地“吞吐”，與呼吸作用類似。將兩種尺寸不同的CdTe“量子點”納米粒子“吞”入後，它們之間在光照下產生熒光共振能量轉移現象，使得該囊狀堆疊結構可模擬葉綠體的光收集功能。這類具有功能的囊狀堆疊生物膜結構被稱之爲“人工基粒”。這是課題組在國內外首次通過磷脂分子直接組裝形成囊狀堆疊生物膜結構，並基於該結構對葉綠體的功能進行模擬。
