Nat. Commun.：人工血管可控产生一氧化氮

日前，湖南大学化学化工学院、化学生物传感与计量学国家重点实验室刘剑波教授团队在人工血管结构雏形可控产生一氧化氮（NO）气体信号分子方面取得新进展。该团队提出了凝胶固载凝集体囊泡人工细胞构建人工组织雏形的新策略，发展了具有层级结构的人工血管雏形，利用级联酶可控产生一氧化氮，具有抗凝血生物效应。相关研究成果近日发表在《自然•通讯》（Nature Communications）。

一氧化氮是心血管系统的一个重要气体信号分子，对维持正常生理功能发挥关键作用，一氧化氮半衰期短，易于扩散，实现一氧化氮的可控产生与释放具有重要挑战。该工作在磷脂膜包被的凝集体囊泡表面分别修饰葡萄糖氧化酶、辣根过氧化物酶或者过氧化氢酶，构建了包载不同生物酶的人工细胞。将不同功能的人工细胞分别固载在凝胶基质中，采用凝胶灌注的方法制备了具有层级凝胶模块的管状结构，构建了人工血管的雏形结构。在葡萄糖和羟基脲双输入情况下，底物进入人工血管雏形激活葡萄糖氧化酶/辣根过氧化物酶的级联反应，产生过氧化氢和一氧化氮，其中过量的过氧化氢将由内层的过氧化氢酶去除。并且发现人工血管雏形具有空间层级结构依赖的逻辑信号处理能力，固载生物酶的凝胶模块的不同组装顺序，将导致产物输出的不同。只有将过氧化氢酶固载在人工血管内层，才能保障内腔一氧化氮产物的单一输出。产生的一氧化氮具有抗凝血效应。

目前心血管疾病死亡已占城乡居民总死亡原因的首位，一氧化氮是维持血管张力的气体信号分子。该工作发展的基于人工血管雏形结构的一氧化氮可控产生策略在心血管疾病预防与治疗方面具有潜在的应用前景。

湖南大学化学化工学院刘剑波教授和英国布里斯托大学Stephen Mann院士为论文共同通讯作者，湖南大学博士后刘松杨和张艳文为论文共同第一作者。该工作依托于湖南大学王柯敏教授课题组、化学生物传感与计量学国家重点实验室、生物纳米与分子工程湖南省重点实验室，与英国布里斯托大学合作完成，得到了国家自然科学基金、湖南省自然科学基金和中国博士后基金等项目的大力资助。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Signal processing and generation of bioactive nitric oxide in a model prototissue 

Songyang Liu, Yanwen Zhang, Xiaoxiao He, Mei Li, Jin Huang, Xiaohai Yang, Kemin Wang, Stephen Mann*, Jianbo Liu* 

Nat. Commun., 2022, 13, 5254. DOI: 10.1038/s41467-022-32941-6

导师介绍

刘剑波

http://grjl.hnu.edu.cn/p/B031D255767C935D9BEECC6F3C046841 

Stephen Mann

http://www.stephenmann.co.uk    

https://www.x-mol.com/university/faculty/3234