Polymer vesicle microreactors produced using permeable polymer blocks: Circumventing complex functionality to impart membrane permeability

doi:10.1016/j.jcis.2025.139004

Polymer vesicle microreactors produced using permeable polymer blocks: Circumventing complex functionality to impart membrane permeability

2025-09-10

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Fernando C. Giacomelli *

DOI：10.1016/j.jcis.2025.139004

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利用巨囊泡作为微反应器为在受限空间中控制生化反应提供了一种新颖的方法，具有隔室化、可调渗透性和生物仿生应用潜力等优势。这些结构可通过提供模拟天然细胞隔室的环境，作为催化、药物递送和合成生物学的多功能平台。我们已成功采用简单的双重乳化法，利用由聚（乙烯氧化物）（PEO）作为亲水段和五种不同疏水段（聚己内酯（PCL）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚乳酸（PLA）、聚[2-（二异丙基氨基）乙基甲基丙烯酸酯]（PDPA）和聚[2-（七亚甲基亚氨基）乙基甲基丙烯酸酯]（PHIA））组成的五种两亲性嵌段共聚物制备了微囊泡（也称为巨囊泡）。其中最后两种疏水段（PDPA、PHIA）呈pH响应性，而前几种（PCL、PMMA、PLA）则不具备此特性。所得到的囊泡平均尺寸范围为2.9至9.3 μm，pH响应性囊泡的直径更大，这可能是由于疏水段部分质子化所致。通过使用疏水性标记物尼罗红进行光学和荧光显微镜观察，证实了巨囊泡的形成。囊泡对大分子包封能力通过负载Alexa标记的牛血清白蛋白（BSA-Alexa）得到验证。此外，通过包封辣根过氧化物酶（HRP）并评估在过氧化氢（H₂O₂）存在下邻联茴香胺的催化氧化反应（该反应由HRP催化），探索了这些囊泡作为微反应器的潜力。实验数据证实，pH响应性囊泡对反应物具有渗透性，表现为有色产物生成，而非响应性组装体的渗透性可忽略不计。非响应性囊泡的渗透性极低，即使在酶催化活性最适pH条件下也是如此。这些发现突显了pH响应性囊泡在可控分子运输和催化应用中的潜力，为将其作为微反应器用于生物催化奠定了基础。

Polymer vesicle microreactors produced using permeable polymer blocks: Circumventing complex functionality to impart membrane permeability

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