[發(fā)明專利]一種生物光合細胞器的合成方法及其產(chǎn)品和應用在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202210392077.2 | 申請日： | 2022-04-14 |
| 公開（公告）號： | CN114634877A | 公開（公告）日： | 2022-06-17 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 趙玥綺;唐睿康 | 申請（專利權(quán)）人： | 浙江大學 |
| 主分類號： | C12N1/12 | 分類號： | C12N1/12;C12N5/071;C12N5/10;C12R1/89 |
| 代理公司： | 杭州天勤知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33224 | 代理人： | 白靜蘭 |
| 地址： | 310058 浙江*** | 國省代碼： | 浙江;33 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 生物 光合 細胞器 合成 方法 及其 產(chǎn)品 應用 | ||
本發(fā)明公開了一種生物光合細胞器的合成方法：將微藻懸液離心收集，加入表面修飾的聚電解質(zhì)水溶液，通過攪拌將聚電解質(zhì)沉積于微藻表面，隨后離心棄上清，得到表面電荷改性的微藻；將表面電荷改性的微藻加入過夜水解的納米二氧化硅顆粒前驅(qū)水溶液中，攪拌后離心棄上清，得到表面修飾納米二氧化硅顆粒的微藻，作為生物光合細胞器。本發(fā)明還提供了上述合成方法得到的生物光合細胞器及在無氧環(huán)境下為哺乳動物細胞提供氧氣的應用。本發(fā)明合成的生物光合細胞器在無氧環(huán)境下通過生物光合細胞器的光合作用產(chǎn)生氧氣，使哺乳動物細胞具有良好的生存能力。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及細胞界面工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種生物光合細胞器的合成方法及其產(chǎn)品和應用。
背景技術(shù)
氧氣是人類生命活動的基礎(chǔ)，在無氧條件下(例如深海、外太空等)人類幾乎無法生存。由于細胞在生長及分裂的過程中，或是維持各種細胞功能時(例如大分子生物合成、細胞運動、膜電位及滲透壓的平衡控制、跨膜和細胞內(nèi)運輸以及信息處理)，均需消耗大量的能量。通常細胞通過有氧呼吸(包括糖酵解、丙酮酸氧化脫羧及檸檬酸循環(huán)三個階段)可獲取大量能量以供其需。但在無氧條件下，細胞僅能進行乳酸發(fā)酵獲取少量ATP，并不能滿足其生存需求。微藻是自然界中典型的光合自養(yǎng)生物，例如萊茵衣藻、夜光衣藻、硅藻和小球藻等，通過光合作用將水和二氧化碳轉(zhuǎn)化為氧氣和生物質(zhì)，可在無氧條件下生存。因此，是否可將光合生物的自養(yǎng)功能轉(zhuǎn)移至哺乳動物細胞，提高哺乳動物細胞在無氧環(huán)境中的生存率。
細胞器作為活細胞中必不可少的功能區(qū)間，使細胞能夠?qū)σ幌盗嘘P(guān)鍵的生物過程進行精準調(diào)控。人工細胞器是通過人工手段合成的天然細胞器類似物，可被引入細胞中以替代或補充特定的細胞生化功能，為糾正功能失調(diào)的細胞內(nèi)過程與為生命系統(tǒng)添加新功能提供了新途徑。人工細胞器的構(gòu)建需要滿足一系列嚴格要求，例如需建立微區(qū)間提供在復雜生物環(huán)境中的穩(wěn)定性、生物相容性、物質(zhì)交換的滲透性以及維持完整的生物功能。目前主要通過細胞內(nèi)吞、電穿孔、細胞擠壓、納米針及顯微注射等方式，將人工細胞器引入細胞中。但利用外力作用方式(如電穿孔、細胞擠壓、納米針及顯微注射)往往對細胞造成一定破壞，且其開孔的尺寸對人工細胞器的引入具有局限性。所以利用細胞內(nèi)吞作用可作為廣泛引入人工細胞器的方式，其良好的生物相容性具有優(yōu)勢。但其內(nèi)吞效率取決于細胞本身對異質(zhì)的內(nèi)吞活性，并不適用于內(nèi)吞能力有限的細胞。在真核細胞中有多種不同的內(nèi)吞途徑，但細胞的生命過程中(包括營養(yǎng)吸收、信號轉(zhuǎn)導、突觸小泡循環(huán)和免疫反應)主要內(nèi)吞途徑是網(wǎng)格蛋白介導的內(nèi)吞作用。研究表明，二氧化硅納米顆粒可通過網(wǎng)格蛋白介導的內(nèi)吞作用進入細胞，且在惡劣酸性及堿性環(huán)境中具有良好的耐受性。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供的目的在于提供一種生物光合細胞器的合成方法及其產(chǎn)品和應用，在無氧環(huán)境下通過生物光合細胞器的光合作用產(chǎn)生氧氣，使哺乳動物細胞具有良好的生存能力。
本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
一種生物光合細胞器的合成方法，所述合成方法包括：
(1)將微藻懸液離心收集，加入表面修飾的聚電解質(zhì)水溶液，通過攪拌將聚電解質(zhì)沉積于微藻表面，隨后離心棄上清，得到表面電荷改性的微藻；
(2)將步驟(1)制備的表面電荷改性的微藻加入過夜水解的納米二氧化硅顆粒前驅(qū)水溶液中，攪拌后離心棄上清，得到表面修飾納米二氧化硅顆粒的微藻，作為生物光合細胞器。
在步驟(1)中，所述聚電解質(zhì)選自聚二甲基二烯丙基氯化銨、聚乙烯亞胺或聚烯丙胺鹽酸鹽。在步驟(1)中，所述微藻為小球藻、萊茵衣藻或夜光衣藻。
優(yōu)選的，在步驟(1)中，所述陽離子聚電解質(zhì)水溶液為聚乙烯亞胺，其濃度100-300mg/L，并調(diào)整pH至6.5-7.5；所述微藻濃度為1×106-5×106個/mL；所述離心的速度為2000-5000rpm，所述攪拌的速度為200-500rpm，所述攪拌的反應時間為10-20min。
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