液滴作为细胞模型：化学梯度诱导的方向性伪足形成

《Journal of the American Chemical Society》：Droplets as Cell Models: Chemical Gradient-Induced Directional Filopodia Formation

细胞通过动态重塑响应环境信号，本研究设计油水乳液系统模拟细胞行为，发现化学梯度可定向诱导人工丝状体生长。丝状体对Hofmeister系列无机盐呈避源（亲水性阴离子）或趋源（疏水性阴离子）响应，氨基酸梯度实验进一步验证其与真核细胞类似的化学趋性机制，为开发信号响应材料提供新思路。

　　

细胞是复杂的化学系统，能够通过动态重塑自身来感知和响应环境信号，例如通过形成类似手臂的突起结构（如丝状伪足）。在人工系统中再现细胞行为一直是理解物质向生命转变过程以及设计具有响应性的软材料的重要目标。在这里，我们使用了油水乳液来模拟细胞对环境的感知能力，并使其在外部化学信号的刺激下形成定向的丝状伪足。我们的研究分析了人工丝状伪足形成的详细步骤，并探索了如何通过不同的化学梯度来引导其生长。这一过程是由油水界面处表面活性剂的不对称分布驱动的，随后在界面处形成层状结构，这些结构最终延伸成为丝状伪足。我们观察到丝状伪足会从亲有序阴离子的源头生长出来，而朝向霍夫迈斯特系列中的疏有序阴离子的源头生长。值得注意的是，这些系统也对氨基酸梯度有响应：色氨酸梯度会促进丝状伪足向氨基酸源头生长，而赖氨酸和精氨酸梯度则使其远离氨基酸源头生长。我们的发现为制造能够感知外部信号并据此生长的类生命材料开辟了新的途径。