双刺激程序化多相分离与组织化共凝聚液滴系统的构建及其在仿生细胞模型中的应用

这篇研究报道了一种基于pH和盐浓度双刺激响应的共凝聚液滴（coacervate）系统，通过顺序触发实现了从无膜单相共凝聚体（MLCs）到嵌套多相（NMCs）和囊泡状多相（VMCs）的结构转变。该系统利用酸敏感聚电解质（PAH-DMMA）的电荷反转特性，结合盐浓度调控，实现了对液滴组分流动性、分子选择性招募和酶反应空间组织的精准控制，为构建可编程仿生细胞模型提供了新策略。

　　

相变机制与结构调控

研究团队设计了一种酸敏感聚电解质PAH-DMMA，其β-羧酸酰胺键在pH 6.2条件下水解，导致聚阴离子转变为聚阳离子PAH。这一电荷反转过程驱动了初始三元共凝聚体（PDDA/PAH-DMMA/ATP）从均质单相向嵌套多相结构的转变。通过组分比例优化（如6/(5:1)重量比），成功构建了具有稳定嵌套结构的NMCs，其中PAH/ATP相形成环形屏障，分隔内外PDDA/ATP相。流式细胞术分析显示，相变过程中侧向散射光（SSC）信号增强，证实了内部结构异质性的增加。

动态特性与分子分配

荧光漂白恢复（FRAP）实验揭示了相变对组分流动性的显著影响：PDDA在NMCs中的扩散系数提升至0.0067 μm²·s^-1，而PAH/ATP相呈现凝胶态特性。小分子分配实验显示，阴离子荧光素（FITC）倾向分布于PDDA-rich相（K_p≈0.2），阳离子碘化丙啶（PI）富集于PAH/ATP相（K_p≈7.5）。值得注意的是，生物大分子如siRNA的分配具有顺序依赖性——预载入MLCs的siRNA可穿透PAH/ATP相，而直接加入NMCs时则被限制在外相。

盐诱导二次重构

50 mM NaCl的引入触发了NMCs向囊泡状结构（VMCs）的转变：外PDDA/ATP相解离，PAH/ATP相膨胀形成膜结构包裹内腔。此过程中，ATP扩散系数提升至0.0022 μm²·s^-1，且预载于NMCs外相的siRNA可跨膜转移至PAH/ATP膜相。这种盐耐受性（≤200 mM）的结构重构为生物分子定向递送提供了新途径。

酶反应空间编程

以酯酶催化CDFDA水解为模型，研究发现：在MLCs中反应产物均匀分布；NMCs中FAM通过PAH/ATP相扩散，80分钟后内外相荧光强度比从4降至1；VMCs中带负电的FAM主要富集于阳离子PDDA内腔。这种差异分布证实了多相结构对反应动力学的精确调控能力。

该工作通过双刺激级联触发机制，实现了共凝聚液滴结构-功能的动态编程，为模拟细胞区室化反应、构建自适应仿生系统提供了创新平台。