天然组织由多细胞构成，其内部细胞间可进行信号交流，并表现出超越单个细胞的集体行为。通过自下而上的方式，以人造细胞为组装基元构建人工组织，可帮助我们了解组织内部工作机制，具有组织修复等应用前景。这类人工组织的制备及其生物医学应用尚处于初级阶段，缺少高通量的可控制备方法，且现有的这类人工组织缺乏生理功能。近日，哈尔滨工业大学韩晓军教授团队利用磁阿基米德效应，以人造细胞（磷脂囊泡）为组装单元，高通量地制备了能够产生一氧化氮的人工组织，可用于诱导血管舒张。
图1. 具有空间编码结构的多元人工组织。图片来源：Nat. Commun.
反磁性物质在非匀强磁场中会向弱磁场区域运动，这种现象被称为磁阿基米德效应，可用于操控胶体粒子的组装。韩晓军教授团队利用该效应将具有反磁性的磷脂囊泡作为组装基元，高通量地制备了可编码的人工组织。该方法简单高效，2小时内可制备2000个以上的人工组织。通过调控磁场分布、磷脂囊泡数量及其添加顺序，可制备多种具有特定空间编码结构的人工组织（图1）。
图2. 具有产生一氧化氮功能的人工组织。图片来源：Nat. Commun.
所构建的人工组织具有天然组织的集体行为以及其内部个体间的信号交流等特性。在低渗和高渗条件下，人工组织能够表现出整体的扩张和收缩行为。人工组织内部可以进行信号交流。通过磷脂囊泡内葡萄糖氧化酶、辣根过氧化物酶的级联反应，实现了人工组织内部二元和三元信号交流。在葡萄糖和羟基脲存在的情况下，制备的二元人工组织能够快速产生一氧化氮（图2）。
图3. 人工组织诱导血管舒张。图片来源：Nat. Commun.
通过血管环实验，证明了该人工组织能够诱导血管舒张（图3），改善血管功能，具有治疗心血管疾病的潜力。该成果在组织工程等生物医学领域具有潜在的应用前景。
这一成果近期发表在Nature Communications 上，文章的第一作者是哈尔滨工业大学博士研究生张祥祥和李超。
High-throughput production of functional prototissues capable of producing NO for vasodilation
Xiangxiang Zhang, Chao Li, Fukai Liu, Wei Mu, Yongshuo Ren, Boyu Yang & Xiaojun Han
Nat. Commun., 2022, 13, 2148, DOI: 10.1038/s41467-022-29571-3
韩晓军为哈尔滨工业大学教授，国家级高层次人才，英国皇家化学会会士（FRSC），教育部化工类专业教学指导委员会委员，中国化学会高级会员，新世纪优秀人才，黑龙江省杰出青年科学基金获得者。主要研究方向为生物分子组装、人工合成细胞等，主持承担国家自然科学基金等基金项目20多项。迄今在Nat. Commun., Adv. Mater., J. Am. Chem. Soc.等刊物上发表了190多篇论文。独立撰写“十二五”国家重点图书1部，获得授权国家发明专利39项。
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