金属有机框架材料包覆活细胞以保持其代谢活性

近来，食品和药品安全问题受到社会各界的广泛报道和关注。其中，疫苗的失效问题成为最引人注意的话题之一。在高温或者存在金属离子的条件下，疫苗的生物结构将受到破坏，从而失去了保护人体的功能，甚至将会对人体产生伤害。一支疫苗从工厂到人体一般需要经历生产、运输、分发以及注射这四个步骤，这其中每一个环节都有可能造成疫苗的失活。因此，开发出新的疫苗保护手段是有效保存疫苗生物活性的重要课题。

目前，包覆疫苗的手段很多，有石墨烯、碳酸钙、钛硅复合材料等等。除了这些手段之外，金属有机框架（MOF）因其多孔性、晶体性、结构的多样性以及合成的简便性引起了人们的注意。金属有机框架材料已经用于包覆蛋白质、酶以及细胞，结果表明，金属有机框架可以有效地保存这些生物材料的活性。

最近，国家纳米中心唐智勇研究员领导的课题组利用沸石型金属有机框架材料ZIF-8，在温和的条件下成功包覆了活细胞酿酒酵母表面。 ZIF-8壳层展示出对酿酒酵母细胞明显的保护作用。本工作发表于Science China Materials。

图1 (a) 单个酵母细胞；(b) ZIF-8包覆的酵母细胞；(c, d) 酵母细胞@MOF复合材料的SEM和TEM图

与裸露酵母相比, 包覆的酵母在4°C纯水中可以保持更长时间的代谢活性。当包覆酵母和裸露酵母在酵母裂解酶存在的溶液中共同培养时, 包覆酵母仍然保持约80%的活性, 而裸露酵母则几乎全部死亡。

图2 ZIF-8包覆前后酵母细胞的活性对比

除此之外, 用EDTA将ZIF-8壳层溶解之后, 包覆的酵母仍然具有再生增殖能力, 且其生长曲线与裸露酵母类似。

因此，利用MOF包覆酵母细胞将成为一个提高生物质材料稳定性和功能性的新手段。

文章链接：Science China Materials, 2019, doi: 10.1007/s40843-018-9384-8

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