仿生金属有机框架多孔膜在凝聚体界面组装构建复杂原细胞与原型组织

研究人员通过界面组装策略，将金属-有机框架(MOF)纳米颗粒包覆于凝聚体(coacervate)微滴表面，成功构建了膜束缚型原细胞系统。该研究解决了无膜凝聚体难以模拟复杂细胞组织和细胞间通讯的难题，实现了生物分子空间可控排布、膜蛋白仿生整合及信号处理功能，为人工细胞群落模拟自然细胞功能提供了新范式。

　　

这项突破性研究展示了如何通过凝聚体(coacervate)微滴与金属-有机框架(metal-organic framework, MOF)纳米颗粒的界面组装，构建具有复杂结构的仿生原细胞系统。研究人员巧妙利用MOF材料固有的多孔结构和表面化学特性，在凝聚体表面形成功能性多孔膜，成功模拟了天然细胞的膜结构特征。

实验证实，这种膜束缚型原细胞不仅能精确调控内部生物分子的空间分布，还可将蛋白质整合到膜结构中——既模仿了整合膜蛋白(integral membrane proteins)的跨膜特性，又再现了外周膜蛋白(peripheral membrane proteins)的表面锚定功能。更令人振奋的是，这些工程化原细胞可进一步组装成包含人工细胞器(artificial organelles)的复杂系统，并形成具有信号处理能力的组织样结构(prototissues)，实现了原细胞间的定向通讯(protocell-to-protocell communication)。

该研究突破了传统无膜凝聚体系统的功能局限，通过引入可编程的MOF界面工程，为构建具有真实细胞特征的人工生命系统开辟了新途径。这种空间可控的生物分子组织策略，为最终实现模拟自然细胞全部功能的合成生物学体系奠定了重要基础。