人工细胞（Artificial Cell，AC）是研究人员为探索生命起源而构建的仿生系统，可以在形态、生长、分裂、基因复制和蛋白质表达等多个维度上模拟天然细胞。中性粒细胞是血液中含量最丰富的白细胞。作为宿主抵御入侵病原体的重要防线之一，它可以快速趋化至炎症感染部位，通过包括活性氧（主要是次氯酸）介导的损伤等多种方式破坏病原体，对清除感染起着至关重要的作用。中性粒细胞的寿命很短，通常在血液中存活不到 24 小时，而且由于缺乏增殖能力无法在体外批量培育。为此，中性粒细胞成为研究人员设计人工细胞时的重要模仿对象。研究者通过负载抗菌药物、在表面引入正电荷和利用催化活性产生活性氧等途径使得人工中性粒细胞（Artificial Neutrophils，AN）在感染部位表现出一定的抗感染作用。然而，现有的这些AN缺乏在动态血流环境中的趋化性，无法在炎症部位主动聚集和积累，大大削弱了它们的抗感染效果。赋予AN趋化性，是研究人员在设计形态和功能上更接近天然中性粒细胞的AN的关键一步。
周敏教授课题组构建了生物安全的、能够主动趋化至炎症感染部位并产生次氯酸抗感染的微米级球形AN。团队用金属有机框架结构包封葡萄糖氧化酶和氯过氧化物酶构建了能够产生次氯酸的纳米颗粒。随后，由DNA和另一种带相反电荷的聚合物通过液-液相分离构成了内部包封纳米颗粒的微米级凝聚体AN骨架。最后，由载有过氧化氢酶的磷脂双分子层进行包封，获得了微米级球形AN，既提高了AN的生物相容性，也赋予了其在H2O2浓度梯度中的趋化性。在生理条件下，AN会响应炎症感染部位的高H2O2水平并向炎症位点主动趋化。与此同时，AN还能催化生理环境中的葡萄糖和Cl−释放出次氯酸， 从而高效发挥抗感染能力。为验证AN的上述能力，团队选择了具有高死亡率、高致残率的体内血管移植术后感染性疾病，即血管移植物感染作为对象，通过体内外实验成功验证了AN的趋化行为和抗感染能力。
2024年6月14日，必赢76net线路周敏教授团队联合南京师范大学毛春教授课题组在Advanced Science在线发表题为“Artificial Neutrophils Against Vascular Graft Infection”的研究成果，该成果将趋化性成功引入AN标志着人工细胞在承担某些天然细胞功能方面迈出了重要的一步，为人工细胞未来广阔的应用前景提供了创新理念和技术支持。必赢76net线路附属鼓楼医院周敏教授、南京师范大学毛春教授和万密密副教授为本文的共同通讯作者；必赢76net线路博士研究生蒋文韬为论文第一作者，南京师范大学硕士研究生徐慧子为论文的共同第一作者。该项研究得到了国家自然科学基金、江苏省研究生科研与实践创新计划等项目的支持。
原文链接：http://doi.org/10.1002/advs.202402768