图 结构化液滴人工细胞的不对称分裂

　　在国家自然科学基金项目（批准号：T2425001、52221006）资助下，中国科学院化学研究所乔燕研究员、王树研究员，北京化工大学林艺扬教授，以及布里斯托大学Stephen Mann教授团队合作，在人工细胞不对称分裂研究方面取得进展。相关成果以“脂质-核苷酸多层液滴的不对称分裂”（Asymmetric splitting in dividing lipid-nucleotide multilamellar droplets）为题，于2026年5月13日在《自然》（Nature）杂志上发表，论文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-026-10489-5。

　　人工细胞的可控分裂是模拟细胞行为的关键挑战。目前，研究人员可通过蛋白质机器介导、外部剪切、光刺激、离子强度调节和热流等手段，调控膜张力、膜流动性和渗透压，从而诱导囊泡分裂；也可通过热梯度、耗散自组装、浸润能及化学反应等机制，实现乳液和凝聚液滴体系中的对称分裂行为。相比之下，细胞的不对称分裂是生命体系实现细胞分化、发育和功能多样化的重要基础。然而，这一过程因涉及复杂的时空调控与结构重构机制，难以在人工细胞体系中复现。

　　针对这一挑战，研究团队创新性提出了一种基于瞬态化学不均匀性与界面能梯度驱动的人工细胞不对称分裂策略，构建出具有自主不对称分裂潜能的结构化液滴人工细胞模型（图）。在碱性磷酸酶催化下，液滴表面首先形成一个局部凹陷；随着酶催化反应持续进行，凹陷沿液滴表面周向逐渐扩展，同时液滴形成清晰的外壳-内核界面。当凹陷张开角度达到临界值，液滴内核被完整“挤出”，剥离后的外壳则通过边缘弛豫闭合，形成具有内水相的多层囊泡结构。最终，一个母代液滴分裂形成两个结构、组成和性质显著不同的子代结构。

　　该研究建立了一种可程序化实现人工细胞不对称分裂的新范式，不仅为理解生命体系中复杂分裂行为提供了新的人工模型，也为构筑具备自主增殖、分化乃至演化能力的高复杂度人工细胞体系奠定了重要基础。