Nature子刊：人造细胞有望临床应用

　　

生物通报道，耶鲁大学化学工程系David A. Lavan和徐建（Jian Xu，生物通译）开发出新的人造细胞，用于固定细胞的生物离子浓度梯度，最新文章发表在9月21日《Nature nanotechnology》上。

 

细胞生物膜是一层具有通透性的活性膜，细胞膜上有大量的离子通道和离子泵，细胞环境中的离子通过离子通道出入细胞，保持细胞内外环境平衡。

 

耶鲁大学化学工程系的科学家模拟天然细胞结构设计人造细胞，研究者通过不同的纳米导体离子梯度，并在电鳗模型动物的发电细胞上进行验证实验。研究者从实验中收集数据，优化参数，设计人造细胞。

 

将优化后的人造细胞与天然发电细胞进行比较，结果发现人造细胞与天然细胞功能相似，在能量输出密度上有差异，人造细胞能量输出密度高，能量转换效率高。

 

研究者称，该项成果可在临床上使用，用于医学埋植剂或是其他细小的装置。

 

原文摘要：Designing artificial cells to harness the biological ion concentration gradient

 

【Abstract】

Cell membranes contain numerous nanoscale conductors in the form of ion channels and ion pumps1, 2, 3, 4 that work together to form ion concentration gradients across the membrane to trigger the release of an action potential1, 5. It seems natural to ask if artificial cells can be built to use ion transport as effectively as natural cells. Here we report a mathematical calculation of the conversion of ion concentration gradients into action potentials across different nanoscale conductors in a model electrogenic cell (electrocyte) of an electric eel. Using the parameters extracted from the numerical model, we designed an artificial cell based on an optimized selection of conductors. The resulting cell is similar to the electrocyte but has higher power output density and greater energy conversion efficiency. We suggest methods for producing these artificial cells that could potentially be used to power medical implants and other tiny devices.

 

（生物通 张欢）