双层膜，登上Nature Chemistry！
奇物论
近日，加拿大维多利亚大学Katherine S. Elvira等人在Nature Chemistry上回顾和展望了液滴界面双层研究领域的挑战和机遇。
关于基本生物机制化学的未解决问题通常会推动新分析技术的发展。一个这样的例子是使用液滴界面双层 (DIB) 作为分析和量化膜过程的工具。DIBs 是一种人工双层，由两亲分子在周围不混溶（通常是油）相中的两个水滴之间的界面处形成。
DIB中的每个液滴实际上是人工双层两侧的一个隔室，因此可用于量化穿过双层的分子传输。从经典的角度来看，可以说DIB解决了其他模型膜系统的许多缺点，如脂质体和黑色脂质膜（BLM）。DIB更容易制造，它们的形成可以使用微流体技术实现自动化，它们可以被布置成创建复杂的网络，展现出与细胞和组织中发现的相似的涌现特性，并且可以用与一些人类细胞相似的体积制造。它们还具有模仿真实细胞膜特征的潜力，例如不对称和曲率。然而，对该领域不利的是，DIB通常由一种合成磷脂（1,2-二苯基-sn-甘油-3-磷酸胆碱，DPhPC）制成，主要用于被动或通过膜孔研究荧光染料的转运，如α-溶血素、阿拉米霉素、短杆菌肽和细菌视紫红质。对所有DIB的已发表文章的定量分析表明，过去15年来，对DIB形成和使用的研究一直在稳步增长。
图|DIBs的形成和结构
在该综述中，作者讨论了该领域最近的工作，这些工作开始展示这些模型膜的潜力，以实现膜过程的量化，例如蛋白质转运蛋白的行为和体内药物运动的预测，以及它们作为用于电生理测量的支架。作者还强调了使液滴界面双层充分发挥其作为人工细胞的潜力以及作为量化分子运输的生物分析平台所面临的挑战。
图|DIBs 研究分子运输
最后，作者详细分析了关于该领域的一些未来潜在研究机会
过去十年表明，DIB 是多功能的仿生模型双层，适用于从蛋白质转运研究到人造细胞的应用。使用手动或微流体方法易于形成 DIB 意味着它们有可能成为广泛使用的模型膜系统。然而，很明显，它们尚未充分发挥其潜力。作者相信，以下研究领域的进展将成为未来几年这些系统开发和应用的关键驱动力。
1）基本双层行为。目前仍缺乏对单层和 DIB 形成的动力学和力学的基本化学洞察力。
2）仿生人工细胞。细胞是复杂的实体。DIB 可以作为定制的人工细胞，可以自下而上构建，以量化细胞膜每个成分的行为。
3）技术发展。微流体技术使该领域取得了许多新进展。
4）检测方法。广泛采用DIB 作为模型膜来量化分子行为的最大障碍之一是目前对荧光显微镜的依赖。对于形成 DIB 的微流体方法来说尤其如此，因为从微流体装置中去除液滴以进行分析是一项不平凡的任务。需要新的测量技术来量化更广泛分子的片上（和片外）分子转运。
未来可期
展望未来，相信这些进步将使DIB能够用于许多新应用。通过利用工程 DIB 网络的电学特性，我们可能能够组装更复杂的结构，例如用作可调谐生物传感器的逻辑门。通过微流体技术的进步，我们可以建立相互连接的 DIB 3D 网络，以创造用于医学科学的新生物材料。
我们还可以想象一个未来，包括用于药物发现的自动化合成和测试平台，其中药物的组合合成以液滴的形式进行，然后将液滴聚集在一起形成DIB，通过含有不同类型脂质和转运蛋白的定制人工细胞膜测试分子摄取。我们期待在接下来的十年中回顾 DIB 是否确实充分发挥了潜力。
图|用于药物转运应用的自动 DIB 测定
参考文献：
Stephenson, E.B., Korner, J.L. & Elvira, K.S. Challenges and opportunities in achieving the full potential of droplet interface bilayers. Nat. Chem. 14, 862–870 (2022).
https://doi.org/10.1038/s41557-022-00989-y
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