巨型磷脂囊泡（GUV）阵列用于细胞功能研究

细胞是生命活动的基本单位，生物体的一切生命现象都是细胞活动的体现。细胞内的这些活动精细而复杂，因此为研究生命过程，能模拟细胞结构和功能的人造细胞应运而生。近日，哈尔滨工业大学韩晓军教授（点击查看介绍）团队结合微接触剥离技术和电形成方法制备了巨型磷脂囊泡（GUV）阵列，并在阵列中载入羧基荧光素（CF）、DNA和HRP等生物分子，构建单室人造细胞阵列，来研究物质的跨膜运输和细胞新陈代谢功能。

GUV由于具有与细胞膜相似的磷脂双分子层结构，与细胞相似的尺寸，因此被广泛应用于细胞融合、基因表达、蛋白质合成和真核细胞的模拟等研究中。基于GUV的研究大多在溶液中进行的，由于流体流动的干扰，GUV不易被捕获，难以一次性获得足够的测量样本用于统计分析。因此，GUV微阵列的发展为避免这种缺憾提供了一种的新的策略。目前鲜有GUV被固定到基底上形成阵列的报道。韩晓军教授团队构建了GUV阵列并以此为细胞模型，展开了一系列的研究工作。

结合微接触剥离技术和电形成方法，利用点面电极与聚二甲基硅氧烷（polydimethylsiloxane, PDMS）印章可制备出附着于基底的GUV阵列。GUV的尺寸与剥离步骤所用的PDMS印章特征尺寸相近，通过PDMS印章的尺寸可以控制GUV阵列的尺寸，20、50和85 μm的印章制备出的GUV直径分别为27.87 ± 2.22 µm、64.06 ± 3.08 µm和82.25 ± 5.76 µm。不同种类的磷脂或三元混合磷脂都可以采用该发制备出GUV阵列，其中DOPC GUV阵列效果最好，可作为细胞模型进行后续研究。GUV阵列可装载DNA等生物分子，用于研究物质的跨膜运输和模拟细胞代谢。GUV内羧基荧光素CF的扩散程度受蜂毒素浓度的影响，当蜂毒素浓度分别为0、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 μM时，CF的扩散系数（D）分别为 0.37× 10^-11、0.36 × 10^-11、0.54 × 10^-11、1.10 × 10^-11、1.74 × 10^-11、2.31 × 10^-11、3.62 × 10^-11 m²/s。将辣根过氧化物酶（HRP）负载于GUV阵列中可用于模拟细胞代谢反应，底物H₂O₂和o-PD成功地扩散至GUV内部发生反应，产生了荧光物质2,3-二氨基吩嗪（2,3-DAP）。利用该方法制备出的GUV阵列在人造细胞的研究方面具有良好的应用前景。

这一成果近期发表在Analytical Chemistry 上。

该论文作者为：Chuntao Zhu, Qingchuan Li, Mingdong Dong, Xiaojun Han

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Giant Unilamellar Vesicle Microarrays for Cell Function Study

Anal. Chem., 2018, 90, 14363–14367, DOI: 10.1021/acs.analchem.8b03825

韩晓军教授简介

韩晓军，教授，博士生导师, 英国皇家化学会会士（Fellow of the Royal Society of Chemistry, FRSC），教育部化工类专业教学指导委员会委员，新世纪优秀人才，黑龙江省杰出青年科学基金获得者。

多年从事人造细胞相关领域研究，近年来以唯一通讯作者身份在J. Am. Chem. Soc.（2017, 139, 9955-9960），Adv. Mater. (2018, 30, 1707482），Cell子刊iScience (2018, 8, 138-147)，ACS Nano (2014, 8, 3961–3969），Adv. Funct. Mater.（2012, 22, 4533–4538）等刊物上发表论文多篇。迄今发表SCI论文130余篇，获得授权国家发明专利37项，独立撰写“十二五”国家重点图书1部。

韩晓军

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