综述：仿生原型细胞与原型组织作为智能生物材料的设计

这篇综述深入探讨了仿生原型细胞（protocells）和原型组织（prototissues）的设计与应用，提出通过模块化自下而上组装技术，实现多尺度物理化学特性的精准调控，以模拟天然组织的微环境并促进与活细胞的交互研究。文章强调了动态过程控制、细胞通讯及细胞外基质（ECM）整合等关键挑战，为组织工程和再生医学提供了创新思路。

　　

Protocells

作为原型组织的基本构建单元，原型细胞是直径10–100 μm的非生命细胞样结构，由脂质、蛋白质、核酸、聚合物或无机材料等组成，可模拟细胞功能。其类型包括无壳的微凝胶（microgels）和凝聚层（coacervates），以及具有膜结构的脂质体（liposomes）和聚合物囊泡（polymersomes）。这些结构通过模拟细胞膜的通透性、信号响应或代谢活动，为组织仿生提供了基础模块。

Engineering biomimetic protocells and prototissues

天然组织的复杂性源于细胞类型和微环境的异质性。原型组织通过模块化设计，可精确调控几何特征、机械刚度及生化信号（如生长因子梯度），以模拟上皮、基质或血管等特定功能区域。例如，通过光刻技术构建的3D打印原型组织，能实现细胞外基质（ECM）的仿生拓扑结构，而动态交联水凝胶可响应pH或温度变化，模拟组织修复过程中的力学适应性。

Living cell-responsive prototissues

原型组织与活细胞的交互是研究重点。已有研究利用遗传电路或酶系统，使原型细胞响应活细胞分泌分子（如一氧化氮），进而触发报告基因表达或药物释放。例如，细菌群体感应分子激活的原型细胞通讯系统，可用于研究感染微环境；而哺乳细胞与原型细胞的代谢偶联，则模拟了肿瘤-间质相互作用。

Challenges and limitations

生物相容性和规模化生产是当前主要瓶颈。原型组织的长期稳定性、免疫原性及与宿主组织的整合能力仍需优化。此外，动态过程（如细胞迁移或ECM重塑）的实时监测技术尚未成熟，而计算模型与高通量表征技术的结合将加速设计迭代。

Conclusions and perspectives

原型组织填补了体内复杂模型与体外简化模型间的鸿沟，其多尺度可控性为疾病机制研究和个性化医疗提供了新工具。未来需突破活细胞整合、动态微环境模拟及临床转化等挑战，以实现其在癌症模型、器官芯片等领域的广泛应用。

（注：全文严格基于原文内容缩编，未添加非原文信息。）