形成具有骨骼支撑增强的人造细胞以承受压力
东京农业大学,东京工业大学,庆应义塾大学和东北大学的研究小组利用DNA纳米技术成功开发了细胞模型(脂质体或人工细胞)的人工细胞骨架结构,并证明了具有细胞骨架结构的脂质体。几乎和活细胞一样强壮。脂质体已被用作许多常见产品中的材料,例如用于药物递送和化妆品的胶囊。然而,膜是脆弱的,导致诸如由轻微刺激引起的脂质体塌陷的问题,导致包埋的化
合物容易泄漏。为了改善脂质体作为胶囊的功能,需要开发一种能够增强脂质体并控制其强度的方法。为了增加脂质体的强度,东京工业大学的Miho Yanagisawa,东京工业大学的Masahiro Takinoue和他们的同事开发了一种DNA 网络结构,利用DNA纳米技术支持活细胞中与细胞骨架相似的膜
(图1A)。本研究中使用的DNA链彼此结合,通过降低温度产生网络结构(图1B)。此外,由于DNA具有负电荷,利用DNA与具有正电荷的脂质体内层之间的吸引力,它们成功地形成直接支持
脂质体膜作为背衬的DNA细胞骨架。即使对脂质体施加轻微的渗透压,脂质体通常也容易崩解。相比之下,即使施加的渗透压与假定应用于我们体内的渗透压相当,它们开发的具有DNA细胞
骨架的脂质体也能够耐受渗透压(图2)。这种强化功能源于DNA的网络结构; 此外,还有一个优点是DNA细胞骨架的强度可以通过DNA碱基序列设计来控制。另外,由于使用DNA形成人造细胞
骨架,因此期望赋予各种功能,例如基于用于控制释放包埋化合物的DNA化学反应诱导膜塌陷。
该研究结果发表于2017年6月26日的美国国家科学院院刊网络版。
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