探秘合成细胞的理想之膜：脂质与 PBd22-PEO14/PBd11-PEO8共聚物混合膜的平衡之道

在生物膜研究领域，为解决稳定膜开发及合成细胞构建中膜的相关问题，研究人员开展了脂质与 PBd22-PEO14/PBd11-PEO8共聚物混合膜的研究。结果显示，PBd11-PEO8混合膜优势明显，该研究为生物医学和合成生物学提供新思路。

　　在生物医学和合成生物学的研究进程中，稳定且功能优良的膜材料至关重要。开发用于生物传感、药物递送等的稳定膜平台，以及构建具有高效小分子运输能力的合成细胞，都离不开理想的膜材料。然而，现有的膜材料存在诸多问题，例如传统的脂质膜虽然能支持膜蛋白功能，但稳定性欠佳；而高分子量的两亲性共聚物虽可提升膜的稳定性，却会使膜变厚且柔韧性降低，还会影响膜的流动性和生物相容性。在这样的背景下，为寻找生物相容性、流动性与稳定性之间的平衡，研究人员开展了深入探索。

此次研究由未知研究机构的研究人员进行，他们聚焦于脂质与聚丁二烯 - 聚（环氧乙烷）（PBd₂₂-PEO₁₄和 PBd₁₁-PEO₈）两亲性嵌段共聚物混合膜的性能研究。研究发现，PBd₁₁-PEO₈混合膜在结构、热力学和通透性方面与纯脂质膜相似，却具有更高的稳定性，能承受更高的跨膜电位；而 PBd₂₂-PEO₁₄混合膜虽稳定性也有所提升，但在结构、热力学和通透性上与纯脂质膜差异显著，且性能不如 PBd₁₁-PEO₈混合膜。这一研究成果对于生物医学和合成生物学意义重大，为设计更优化的膜材料提供了关键依据，有助于推动相关领域的进一步发展，相关论文发表在《Biomacromolecules》。

研究人员采用了多种关键技术方法。运用冷冻透射电子显微镜（Cryo-TEM）观察膜的形态结构；借助原子力显微镜（AFM）测量膜的厚度、粒子大小和可变形性；利用 Langmuir 单分子层技术分析分子的排列和相互作用；通过电生理学测定膜的电容和稳定性；采用基于荧光的停流分析法确定膜对水和渗透溶质的通透性。

在研究结果方面：

• 形态和结构：Cryo-TEM 分析表明，大多数脂质囊泡位于多孔碳网格的孔内，而混合囊泡和聚合物囊泡对碳网格的亲和力更高。不同膜组成的囊泡单分散性有所差异，含嵌段共聚物的较厚膜更倾向于单分散。
• 双层厚度、粒子大小和可变形性：脂质膜厚度约为 4.9±0.6nm，PBd₁₁-PEO₈对磷脂膜厚度影响较小，PBd₂₂-PEO₁₄则使膜厚度近乎翻倍。AFM 测量显示，脂质体比 PBd₂₂-PEO₁₄囊泡更易变形，且聚合物囊泡对表面的粘附力更强。
• Langmuir 单分子层：两亲性嵌段共聚物的起始面积较大，压缩模量较低，表明其结构更松散、更易压缩。混合单分子层的性质介于纯脂质和纯聚合物单分子层之间，PBd₁₁-PEO₈混合膜的性质更接近理想混合状态。
• 混溶性：通过计算混合过剩面积和过剩自由能发现，PBd₂₂-PEO₁₄混合膜中两亲分子间的相互作用最强，热力学稳定性最高；PBd₁₁-PEO₈混合膜与纯脂质膜的混合性质相近。
• 平面自由站立双层的电学表征：电容测量表明，PBd₂₂-PEO₁₄混合膜厚度增加，且该混合膜在施加电位时稳定性显著提高。
• 膜的通透性：PBd₁₁-PEO₈混合膜对水、甲酸和甘油的通透性与纯脂质膜无显著差异，而 PBd₂₂-PEO₁₄混合膜的通透性明显降低。

研究结论和讨论部分指出，混合囊泡在生物医学和合成生物学中具有巨大潜力，可作为膜蛋白功能重构的平台。PBd₁₁-PEO₈混合膜在保持与纯磷脂膜相似物理性质的同时，稳定性得到提升，为后续研究嵌入膜蛋白的混合膜提供了更优选择。该研究不仅揭示了不同长度 PBd-PEO 嵌段共聚物对混合膜性能的影响，也为开发满足特定需求的膜材料指明了方向，在生命科学和健康医学领域具有重要的理论和实践意义 。