自然界中細胞利用精密的化學反應(yīng)和精巧的微納米結(jié)構(gòu)來執(zhí)行生命活動，為設(shè)計具有生物活性和生物形態(tài)的細胞基功能材料提供了可選擇的模板。例如，通過基因工程等生物技術(shù)，活細胞可以被改造為生物工廠以生產(chǎn)精細化學品和活性生物分子。此外，通過物理或化學手段，細胞可以轉(zhuǎn)化為碳化、硅化、金屬化的生物模板材料。這些細胞基生物復(fù)合材料在生物醫(yī)學與生物能源等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用。隨著聚合物化學技術(shù)和其他納米技術(shù)的快速發(fā)展，聚合物指導的細胞工程化作為一種簡單且通用的策略，已被應(yīng)用于活細胞的生物增強和細胞模板材料的開發(fā)。聚合物材料修飾可以通過接枝或原位聚合的方式在不同類型的細胞表面或內(nèi)部實現(xiàn)，并可以作為界面層將細胞與其他功能材料結(jié)合于一體，從而指導生物細胞與功能材料的融合，有助于實現(xiàn)細胞的工程化設(shè)計。本文中，中國科學院青島生物能源與過程研究所王文碩副研究員和理化技術(shù)研究所王樹濤研究員對聚合物指導的細胞工程化技術(shù)與應(yīng)用進行了綜述與展望，相關(guān)工作以“Cell-based biocomposite engineering directed by polymers”為題發(fā)表于 Lab on a Chip 雜志，并被評選為 2022 年熱點文章。

該文章系統(tǒng)總結(jié)了利用聚合物化學策略設(shè)計和構(gòu)建具有生物功能或生物形態(tài)的細胞基生物復(fù)合材料方面的研究進展（圖 1）。首先，文章介紹了細胞與聚合物材料之間的結(jié)合機制。通過靜電相互作用、氫鍵、疏水作用、分子識別、共價鍵可以實現(xiàn)聚合物在細胞表面的結(jié)合；通過自組裝和自由基聚合可以實現(xiàn)細胞內(nèi)部聚合物的構(gòu)建。其次，文章概括了通過聚合物方法制備細胞基生物復(fù)合材料的策略。一方面，聚合物可以通過不同的方法，如層層組裝和原位聚合，很容易與各種類型細胞結(jié)合，實現(xiàn)細胞表面工程或細胞內(nèi)部功能化；另一方面，聚合物也可以作為細胞與其他功能納米材料之間的界面，指導生物礦化、輔助金屬沉積、集成功能納米材料來制造細胞基生物復(fù)合材料。然后，文章綜述了細胞基生物復(fù)合材料在細胞研究、生物成像、生物醫(yī)學、生物電子和生物能源等領(lǐng)域的應(yīng)用。在細胞基生物復(fù)合材料的構(gòu)筑過程中，細胞類型和功能材料的選擇多種多樣，使生物復(fù)合材料的物理化學和生物特性具有可設(shè)計性，因而應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。最后，文章對聚合物化學指導的細胞工程化這一跨學科領(lǐng)域的發(fā)展進行了展望?？傊?，聚合物化學可以促進生物細胞與功能材料的融合，進而實現(xiàn)細胞改造與細胞基生物復(fù)合材料構(gòu)筑，并展示出巨大的應(yīng)用潛力。

• Cell-based biocomposite engineering directed by polymers
  Wenshuo Wang (王文碩，中科院青島生物能源與過程研究所), Shutao Wang (王樹濤，中科院理化技術(shù)研究所)
  Lab Chip, 2022, 22, 1042-1047
  http://doi.org/10.1039/D2LC00067A

  

  
  

• 王文碩 副研究員
  2018 年博士畢業(yè)于中科院理化技術(shù)研究所，導師王樹濤研究員。博士畢業(yè)后于香港理工大學鄭子劍教授課題組從事博士后研究。目前任中科院青島生物能源與過程研究所/山東能源研究院副研究員，主要研究方向為仿生界面材料的構(gòu)筑及其在生化分析與能源轉(zhuǎn)化領(lǐng)域的應(yīng)用。
• 王樹濤 研究員
  博士生導師，中國科學院理化技術(shù)研究所副所長，中國科學院大學未來技術(shù)學院副院長，中國化學會仿生材料化學專業(yè)委員會副主任，基礎(chǔ)加強首席科學家。主要從事仿生多尺度粘附可控界面材料的研究，揭示自然界中特殊的界面粘附現(xiàn)象與機制，設(shè)計與制備仿生多尺度界面材料，探索其在醫(yī)療健康、能源、環(huán)境等領(lǐng)域的應(yīng)用。入選 2014 年基金委國家杰出青年基金，2016 年教育部長江學者崗位特聘教授，2014年國家“萬人計劃”青年拔尖人才，2016 年中青年科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才，2017 年萬人計劃科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才，2017 年英國皇家化學會會士，2020年入選中國化學會會士等。曾獲 2010 年世界科技獎提名，2013 年中國化學會青年化學獎，2017 年中國科學院青年科學家獎，2018年 Nano Research Young Innovators Award in NanoBiotech (45 under 45)，2021 年唐立新優(yōu)秀學者等獎項。接收發(fā)表 SCI 論文 200 余篇，其中包括Nature，Sci. Adv.，Adv. Mater.，Angew. Chem.，J. Am. Chem. Soc.，PNAS，Matter，Chem，Chem. Rev.，Chem. Soc. Rev.，Acc. Chem. Res.，Nat. Rev. Mater. 等，引用 21000 余次。