一種基于脂肪酶的原細(xì)胞模型的制備方法及利用該原細(xì)胞模型模擬生物細(xì)胞新陳代謝的方法技術(shù)

一種基于脂肪酶的原細(xì)胞模型的制備方法及利用該原細(xì)胞模型模擬生物細(xì)胞新陳代謝的方法。本發(fā)明專利技術(shù)屬于原細(xì)胞模擬和仿生材料制備領(lǐng)域，具體涉及一種基于脂肪酶的原細(xì)胞模型的制備方法及利用該原細(xì)胞模型模擬生物細(xì)胞新陳代謝的方法。本發(fā)明專利技術(shù)是為了解決現(xiàn)有原細(xì)胞模型不能模擬原細(xì)胞新陳代謝功能的問(wèn)題。方法：利用Pickering微乳液的方法，直接利用脂肪酶充當(dāng)表面活性劑，構(gòu)建起水包油的微乳液，從而制得基于脂肪酶的原細(xì)胞模型，通過(guò)調(diào)控溫度來(lái)控制脂肪酶的活性，制備出具有長(zhǎng)大和縮小功能的原細(xì)胞模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)原細(xì)胞新陳代謝功能的模擬。本發(fā)明專利技術(shù)不僅拓展了原細(xì)胞模型的種類，還從功能模擬方面實(shí)現(xiàn)了新的突破。

Preparation method of lipase based cell model and method for simulating biological cell metabolism by using the same cell model

Preparation method of lipase based cell model and method for simulating biological cell metabolism by using the same cell model. The invention belongs to the field of primary cell simulation and biomimetic material preparation, in particular to a preparation method of a lipase based cell model and a method for simulating biological cell metabolism using the original cell model. The present invention aims at solving the problem that the original cell model can not simulate the metabolism function of the original cell. Methods: using the method of Pickering microemulsion, the direct use of lipase as a surface active agent, build up the oil in water microemulsion, to prepare the original cell model based on lipase, through controlling the temperature to control the activity of lipase, preparation of the original cell model has grown and reduced function, simulation of the original cell The new supersedes the old. function the. The invention not only extends the variety of the original cell model, but also achieves a new breakthrough in the functional simulation.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種基于脂肪酶的原細(xì)胞模型的制備方法及利用該原細(xì)胞模型模擬生物細(xì)胞新陳代謝的方法
本專利技術(shù)屬于原細(xì)胞模擬和仿生材料制備領(lǐng)域，具體涉及一種基于脂肪酶的原細(xì)胞模型的制備方法及利用該原細(xì)胞模型模擬生物細(xì)胞新陳代謝的方法。
技術(shù)介紹
原細(xì)胞模型的構(gòu)建在真核細(xì)胞起源甚至生命起源等研究中具有重要意義，這是因?yàn)樵?xì)胞是一種能夠模擬真實(shí)細(xì)胞的人工模型，可以模擬真實(shí)細(xì)胞的多室化、細(xì)胞復(fù)制或分裂等功能。因此，為了能夠?qū)φ鎸?shí)細(xì)胞進(jìn)行深入的探究，許多基于不同成分的原細(xì)胞模型被構(gòu)建出來(lái)，如磷脂膠囊原細(xì)胞模型、脂肪酸膠囊原細(xì)胞模型、基于凝膠納米粒子的原細(xì)胞模型、聚合物微膠囊原細(xì)胞模型以及膠囊體和樹(shù)枝狀大分子構(gòu)建的原細(xì)胞模型。目前所報(bào)道的大多數(shù)原細(xì)胞模型都具有與原始細(xì)胞相似的中空結(jié)構(gòu)，但是在模擬原細(xì)胞的多重功能方面卻進(jìn)展相對(duì)緩慢。例如，磷脂膠囊原細(xì)胞模型成功地被用于模擬真實(shí)細(xì)胞生命周期中各項(xiàng)生命活動(dòng)，包括物質(zhì)的攝入、自我復(fù)制和分裂等過(guò)程。類似地，基于凝膠納米粒子的凝膠膠囊原細(xì)胞模型也可用于模擬細(xì)胞的生長(zhǎng)和分裂過(guò)程，甚至可以實(shí)現(xiàn)基因表達(dá)和酶催化作用。類似地，聚合物囊泡原細(xì)胞模型也被用于模擬原始細(xì)胞的功能，包括光誘導(dǎo)的釋放功能和對(duì)酶的響應(yīng)作用等。此外，喬等人研究了人工細(xì)胞群體中的掠奪行為，即凝聚液滴可以捕食蛋白質(zhì)囊泡，將其裂解然后掠奪它們的內(nèi)溶物。另一方面，蛋白質(zhì)-聚合物耦合體作為構(gòu)建基元來(lái)制備蛋白質(zhì)原細(xì)胞模型，來(lái)模擬原細(xì)胞的裝載能力、可調(diào)控的膜透性、基因誘導(dǎo)的蛋白質(zhì)合成以及膜誘導(dǎo)的多級(jí)反應(yīng)。這些研究不僅促進(jìn)了原細(xì)胞模型的發(fā)展，還成功模擬了原始細(xì)胞的一些功能，然而，據(jù)我們所知，目前為止還沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)關(guān)于模擬原始細(xì)胞代謝過(guò)程的相關(guān)報(bào)道。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)是為了解決現(xiàn)有原細(xì)胞模型不能模擬原細(xì)胞新陳代謝功能的問(wèn)題，而提供了一種基于脂肪酶的原細(xì)胞模型的制備方法及利用該原細(xì)胞模型模擬生物細(xì)胞新陳代謝的方法。一種基于脂肪酶的原細(xì)胞模型的制備方法具體是按以下步驟進(jìn)行的：一、PBS緩沖溶液的配制：將NaH2PO4和Na2HPO4混合溶解在去離子水中配制成PBS緩沖溶液；所述NaH2PO4與Na2HPO4的質(zhì)量比為1:(20～40)；所述PBS緩沖溶液的濃度為40mmol/L～50mmol/L，pH值為7.0～8.5；二、脂肪酶溶液的配制：將脂肪酶溶解在步驟一得到的PBS緩沖溶液中，得到脂肪酶溶液；所述脂肪酶溶液的濃度為0.2mg/mL～2mg/mL；三、油相溶液的配制：將液態(tài)甘油三脂和硅油混合，得到油相溶液；所述液態(tài)甘油三脂和硅油的體積比為1:(0.5～9)；四、利用Pickering微乳液法來(lái)制備以脂肪酶為穩(wěn)定劑的水包油原細(xì)胞模型：將步驟二得到的脂肪酶溶液和步驟三得到的油相溶液混合后，利用渦旋震蕩儀震蕩20s～30s，得到基于脂肪酶的原細(xì)胞模型；所述步驟三得到的油相溶液與步驟二得到的脂肪酶溶液的體積比為1:(6～26)。利用基于脂肪酶的原細(xì)胞模型模擬生物細(xì)胞新陳代謝的方法具體是按以下步驟進(jìn)行的：一、PBS緩沖溶液的配制：將NaH2PO4和Na2HPO4混合溶解在去離子水中配制成PBS緩沖溶液；所述NaH2PO4與Na2HPO4的質(zhì)量比為1:(20～40)；所述PBS緩沖溶液的濃度為40mmol/L～50mmol/L，pH值為7.0～8.5；二、養(yǎng)料溶液的配制：將液態(tài)甘油三脂溶解在步驟一得到的PBS緩沖溶液，得到養(yǎng)料溶液；所述步驟一得到的PBS緩沖溶液與液態(tài)甘油三脂的體積比為1:(1～4)；三、在室溫條件下，觀察并測(cè)量基于脂肪酶的原細(xì)胞模型的大小變化，觀察時(shí)間為120min～150min；然后在0℃條件下，觀察并測(cè)量基于脂肪酶的原細(xì)胞模型的大小變化，觀察時(shí)間為20min～30min；七、在0℃條件下，向基于脂肪酶的原細(xì)胞模型中加入步驟四得到的養(yǎng)料溶液，觀察并測(cè)量基于脂肪酶的原細(xì)胞模型的大小變化，觀察時(shí)間為180min～220min；五、根據(jù)步驟三和步驟四得到的大小變化數(shù)據(jù)，得到原細(xì)胞模型的收縮和增長(zhǎng)規(guī)律。本專利技術(shù)的原理：1、模擬原細(xì)胞的新陳代謝中的排泄功能是利用在室溫條件下脂肪酶催化油相底物液態(tài)甘油三脂的分解反應(yīng)，產(chǎn)物甘油和丁酸均易溶于水相，因此能夠通過(guò)滲透作用從原細(xì)胞中排出到體外，導(dǎo)致原細(xì)胞模型尺寸變小，從而模擬了原細(xì)胞的排泄功能。2、模擬原細(xì)胞新陳代謝中的攝取功能是由于在0℃的條件下，脂肪酶的活性被抑制，而外界溶液中加入的液態(tài)甘油三脂會(huì)通過(guò)滲透作用進(jìn)入原細(xì)胞模型中，導(dǎo)致原細(xì)胞模型尺寸變大，從而模擬了原細(xì)胞模型的食物攝取功能。3、通過(guò)改變溫度，實(shí)現(xiàn)了利用原細(xì)胞模型循環(huán)模擬原細(xì)胞的新陳代謝功能。本專利技術(shù)的有益效果：本專利技術(shù)首次利用脂肪酶為穩(wěn)定劑，制備出具有模擬新陳代謝功能的原細(xì)胞模型，通過(guò)改變外界溫度調(diào)節(jié)脂肪酶的活性，模擬了原細(xì)胞的新陳代謝功能，包括攝入(腫脹)和排出(收縮)等。本專利技術(shù)不但拓展了構(gòu)建原細(xì)胞模型的材料，并且實(shí)現(xiàn)了新陳代謝功能的模擬，為深入開(kāi)展生物細(xì)胞功能研究提供了新的原細(xì)胞模型。同時(shí)，解決了難以模擬生物細(xì)胞新陳代謝過(guò)程的科學(xué)問(wèn)題。該專利技術(shù)為未來(lái)深入研究細(xì)胞功能和行為提供了新的研究平臺(tái)。附圖說(shuō)明圖1為實(shí)施例一得到的基于脂肪酶的原細(xì)胞模型的外觀形貌圖；圖2為實(shí)施例一得到的基于脂肪酶的原細(xì)胞模型進(jìn)行新陳代謝中的排泄功能，尺寸縮小之后的光學(xué)顯微鏡照片；圖3為實(shí)施例一得到的基于脂肪酶的原細(xì)胞模型進(jìn)行新陳代謝中的攝取功能，尺寸增長(zhǎng)之后的光學(xué)顯微鏡照片；圖4為實(shí)施例一得到的基于脂肪酶的原細(xì)胞模型進(jìn)行新陳代謝中的排泄功能之前的熒光顯微鏡照片；圖5為實(shí)施例一得到的基于脂肪酶的原細(xì)胞模型進(jìn)行新陳代謝中的排泄功能之后的熒光顯微鏡照片。圖6為實(shí)施例一得到的基于脂肪酶的原細(xì)胞模型在進(jìn)行兩個(gè)新陳代謝循環(huán)過(guò)程中的尺寸變化圖。具體實(shí)施方式具體實(shí)施方式一：本實(shí)施方式的一種基于脂肪酶的原細(xì)胞模型的制備方法具體是按以下步驟進(jìn)行的：一、PBS緩沖溶液的配制：將NaH2PO4和Na2HPO4混合溶解在去離子水中配制成PBS緩沖溶液；所述NaH2PO4與Na2HPO4的質(zhì)量比為1:(20～40)；所述PBS緩沖溶液的濃度為40mmol/L～50mmol/L，pH值為7.0～8.5；二、脂肪酶溶液的配制：將脂肪酶溶解在步驟一得到的PBS緩沖溶液中，得到脂肪酶溶液；所述脂肪酶溶液的濃度為0.2mg/mL～2mg/mL；三、油相溶液的配制：將液態(tài)甘油三脂和硅油混合，得到油相溶液；所述油相溶液中液態(tài)甘油三脂的體積含量為2％～98％；四、利用Pickering微乳液法來(lái)制備以脂肪酶為穩(wěn)定劑的水包油原細(xì)胞模型：將步驟二得到的脂肪酶溶液和步驟三得到的油相溶液混合后，利用渦旋震蕩儀震蕩20s～30s，得到基于脂肪酶的原細(xì)胞模型；所述步驟三得到的油相溶液與步驟二得到的脂肪酶溶液的體積比為1:(0.1～0.4)。本實(shí)施方式所述液態(tài)甘油三脂為甘油三丁酯、甘油三乙酯或甘油三丙酯。具體實(shí)施方式二：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是：步驟一中所述NaH2PO4與Na2HPO4的質(zhì)量比為1:30。其他步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式一相同。具體實(shí)施方式三：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一或二不同的是：步驟一中所述PBS緩沖溶液的濃度為45mmol/L。其他步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式一或二相同。具體實(shí)施方式四：本實(shí)施方式與具本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種基于脂肪酶的原細(xì)胞模型的制備方法，其特征在于基于脂肪酶的原細(xì)胞模型的制備方法具體是按以下步驟進(jìn)行的：一、PBS緩沖溶液的配制：將NaH

【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于脂肪酶的原細(xì)胞模型的制備方法，其特征在于基于脂肪酶的原細(xì)胞模型的制備方法具體是按以下步驟進(jìn)行的：一、PBS緩沖溶液的配制：將NaH2PO4和Na2HPO4混合溶解在去離子水中配制成PBS緩沖溶液；所述NaH2PO4與Na2HPO4的質(zhì)量比為1:(20～40)；所述PBS緩沖溶液的濃度為40mmol/L～50mmol/L，pH值為7.0～8.5；二、脂肪酶溶液的配制：將脂肪酶溶解在步驟一得到的PBS緩沖溶液中，得到脂肪酶溶液；所述脂肪酶溶液的濃度為0.2mg/mL～2mg/mL；三、油相溶液的配制：將液態(tài)甘油三脂和硅油混合，得到油相溶液；所述油相溶液中液態(tài)甘油三脂的體積含量為2％～98％；四、利用Pickering微乳液法來(lái)制備以脂肪酶為穩(wěn)定劑的水包油原細(xì)胞模型：將步驟二得到的脂肪酶溶液和步驟三得到的油相溶液混合后，利用渦旋震蕩儀震蕩20s～30s，得到基于脂肪酶的原細(xì)胞模型；所述步驟三得到的油相溶液與步驟二得到的脂肪酶溶液的體積比為1:(0.1～0.4)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于脂肪酶的原細(xì)胞模型的制備方法，其特征在于步驟一中所述NaH2PO4與Na2HPO4的質(zhì)量比為1:30。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于脂肪酶的原細(xì)胞模型的制備方法，其特征在于步驟一中所述PBS緩沖溶液的濃度為45mmol/L。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于脂肪酶的原細(xì)胞模型的制備方法，其特征在于步驟一中pH值為8。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于脂肪酶的原細(xì)胞模型的制備方法，其特征在于步驟二中所述脂肪酶溶液的濃度為1mg/mL。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于脂肪酶的原細(xì)胞模型的制備方法，其特征在于步驟三中所述油相溶液中液態(tài)甘油...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王磊，劉小曼，周玉婷，黃鑫，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：黑龍江,23