細胞學(xué)研究經(jīng)常會(huì )添加胎牛血清,為細胞提供合適的營(yíng)養成分。Ausbian進(jìn)口胎牛血清,內毒素含量低,多批次平行供應,全程冷鏈運輸。
多細胞生物系統顯示出高度復雜的結構和組織特性,這對尋求在不引起損傷的情況下,實(shí)現細胞特異性生物界面的研究人員提出了挑戰。
例如,人類(lèi)大腦包含約860億個(gè)神經(jīng)元和超過(guò)100萬(wàn)億個(gè)突觸連接,這些突觸連接對神經(jīng)元之間的交流很重要,但是盡管幾十年來(lái)人們一直在努力將生物電子設備縮小到納米級,并擴大制造工藝,但目前,為大腦設計的設備通常一次只能與數百個(gè)細胞接口,并且無(wú)法實(shí)現細胞類(lèi)型特異性與組織的整合。解決這一問(wèn)題的另一種方法是,在完整的生物系統中對特定細胞進(jìn)行遺傳編程,以原位構建具有所需形式和功能的人工結構。
之前的研究表明,導電聚合物可以通過(guò)電化學(xué)聚合直接在活組織的細胞上合成,也可以在具有天然氧化環(huán)境或氧化酶的生物體和組織中合成。然而,這些方法都無(wú)法實(shí)現細胞特異性的關(guān)鍵目標。已有的研究顯示,科學(xué)家們推出了基因靶向化學(xué)組裝(GTCA)方法,該方法使用細胞特異性遺傳信息來(lái)引導神經(jīng)元啟動(dòng)具有各種導電特性的聚合物材料的原位沉積。具體來(lái)說(shuō),抗壞血酸過(guò)氧化物酶Apex2作為催化劑在神經(jīng)元中表達,并用于引發(fā)過(guò)氧化氫(H2O2)激活的導電聚合物或絕緣聚合物的氧化聚合。電生理和行為分析證實(shí),功能聚合物的基因靶向組裝重塑了膜的特性,而不需要使用轉基因動(dòng)物系,并成功地調節了自由移動(dòng)動(dòng)物的細胞類(lèi)型特異性行為。
盡管取得了初步成功,但之前用于概念驗證系統的程序顯示出一個(gè)主要限制:Apex2不是單獨針對質(zhì)膜的細胞外側,而且大部分Apex2保留在細胞內。開(kāi)發(fā)一種可以有效地將反應中心放置在細胞外空間的工藝,在膜的外側,對于創(chuàng )造這種生物制造平臺的進(jìn)一步應用至關(guān)重要,原因如下。
首先,具有完整細胞膜的活細胞通常不會(huì )滲透到大的前體或材料中;因此,酶的膜顯示不足可能導致生命系統中化學(xué)組裝的低產(chǎn)量。
其次,增加催化反應的酶的數量(利用細胞外空間)可以降低設定反應條件的重要試劑(如H2O2)的濃度,從而提高生物相容性。
第三,細胞外空間的局部反應可能限制對細胞內天然化學(xué)的不利影響;先前的報道表明,某些細胞內聚合反應可能對細胞有毒,并可誘導細胞凋亡。
最后,除了膜定位之外,還存在許多其他的方法來(lái)推進(jìn)技術(shù)的發(fā)展;例如,Apex2沒(méi)有針對細胞表面的應用程序進(jìn)行優(yōu)化。另一種表征良好的過(guò)氧化物酶,辣根過(guò)氧化物酶(HRP),催化與Apex2相同的反應,具有更快的動(dòng)力學(xué)和更強的抗h2o2誘導的失活能力。
近日,一項發(fā)表在《Science Advances》上,標題為:“Genetically targeted chemical assembly of polymers specifically localized extracellularly to surface membranes of living neurons"。
科學(xué)家們提出了下一代GTCA,用于靶向聚合物組裝,HRP高度定位于初級神經(jīng)元的質(zhì)膜上,細胞內保留最小。通過(guò)這種方法在細胞外合成的聚合物在感興趣的活神經(jīng)元膜周?chē)纬擅芗拇?,并且神?jīng)元在急性聚合后仍能存活。最后,這種膜定位方法被證明很容易適用于錨定其他蛋白質(zhì),從而可以探索多種替代的GTCA策略。