巴塞尔大学的研究人员开发了一个精确可控的系统来模拟细胞中的生化反应级联。利用微流控技术，他们生产微型聚合物反应容器，配备了所需的性能。这种“晶片上的细胞”不仅对研究细胞内的过程很有用，而且对于开发用于化学应用的新的合成途径或医学上的生物活性物质也是有用的。
为了生存、生长和分裂，细胞依赖多种不同的酶来催化许多后续的反应。鉴于活细胞过程的复杂性，不可能确定特定的酶在何种浓度下存在，它们的最佳比例是相对于另一种酶。相反，研究人员使用较小的合成系统作为模型来研究这些过程。这些合成系统模拟活细胞分裂成不同的空间。
与自然细胞相似
现在，由巴塞尔大学化学系的CorneliaPalivan教授和Wolfgang Meier教授领导的小组制定了一项生产这些合成系统的新策略。在期刊上写作
先进材料
研究人员描述了他们如何制造各种合成的微型反应容器，称为囊泡--作为一个整体--作为一个细胞的模型。
“与过去不同，这不是基于小泡的自组装，”沃尔夫冈·梅尔解释说。相反，我们开发了高效的微流控技术，以便以一种可控的方式生产酶负载的小泡。新的方法使研究人员可以调整不同小泡的大小和组成，使不同的生物化学反应可以在它们内部发生，而不会相互影响--就像在细胞的不同隔间中一样。
为了制造出所需的小泡，科学家将各种成分装入硅玻璃芯片上的微小通道中。在这个芯片上，所有的微通道在一个交界处汇合在一起。如果所述条件配置正确，则此安排产生在交点处形成的均匀大小的聚合物液滴的水乳状液。
研究人员利用新开发的微流控平台生产了三种大小相同但货物不同的不同类型的囊泡：-半乳糖苷酶(红色囊泡)、葡萄糖氧化酶(绿色囊泡)或辣根过氧化物酶(蓝色)。水溶性酶逐渐将起始产物转化为最终的有色产物间苯二酚，它和所有的中间体一样，通过囊泡膜上的选择性通道进入周围的溶液。
精确控制
囊泡的聚合物膜作为外壳，包裹着水溶液。在生产过程中，囊泡中充满了不同的酶组合。正如第一作者埃琳娜·C·多斯桑托斯博士解释的那样，这项技术提供了一些关键的优势：“新开发的方法允许我们生产定制的小泡，并精确地调整体内所需的酶组合。”
结合在膜中的蛋白质起到孔隙的作用，并允许化合物在聚合物囊泡中的选择性运输。孔径的设计只允许特定的分子或离子通过，从而能够单独研究在自然界中彼此紧密相连的细胞过程。
“我们能够证明，新系统为研究酶反应过程提供了极好的基础，”CorneliaPalivan解释说。“这些过程可以被优化，以促进所需的最终产品的生产。而且，这项技术允许我们研究在代谢疾病中起作用或影响某些药物在体内的反应的具体机制。”