韩国科学技术研究院：人工细胞领域取得的新成就

细胞膜包含一个亲水的外部和一个疏水的内部，像水龙头一样打开和关闭离子通道，并将物理化学刺激转化为电信号，然后传递给细胞。然而，迄今为止，人造细胞膜结构最多只能持续5天。

近日，韩国科学技术研究院(KIST)脑科学研究所宣布，他们开发出一种可在硅衬底上保持稳定超过50天的人工细胞膜。这是模拟薄膜结构的人工细胞领域取得的新成就，也是该领域报道的最长时间。

2018年，KIST团队创造了一种持续5天的人造细胞膜。2019年，他们还演示了如何将正离子转移到具有人造细胞膜的结构内部，该人造细胞膜表面附有蛋白，证实了其生物传感器的应用潜力。

然而，对于人工细胞膜的生命科学研究和生物传感器的实际商业化来说，人造细胞膜至少要有一个月的耐久性。为了延长它的稳定性时间，KIST 研究小组专注于一种称为嵌段共聚物(BCP) 的材料。BCP 是由两个或多个嵌段组成的大分子，它们可以重复排列成一长排具有抵消特性的嵌段，模拟人体细胞膜的亲水性和疏水性。

研究团队还开发了一种技术，在硅基板上定期排列数万个直径为8微米的孔，并通过表面处理将特定量的BCP溶液插入每个孔中，然后将其干燥。通过在微流体通道的上板电极和下硅基板之间施加电场，可调谐地创建肥皂泡形、细长椭圆形或细管形BCP双层结构。这个过程导致团队发现了根据溶液浓度和施加的电场频率维持结构的可能性，也提出了一种可自由控制人造细胞膜大小和形状的方法。

通过在三维双层BCP结构的外部填充具有与人体物质相似的弹性和回弹性特性的多孔水凝胶，KIST团队最终创造了一种可保持稳定超过50天的人造细胞膜。

研究作者Tae Song Kim 博士表示，该项研究为人工细胞膜的大面积阵列制造开辟了道路，有望进一步发展成为生物功能研究的平台技术，以确定类似于细胞功能的超灵敏生物传感器的功能，新药开发的药特筛选以及大脑中的神经递质和激素。

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