活體功能材料是將生物的生命行為賦予物質(zhì)載體的一種新型功能材料，屬于生物化工和材料科學(xué)交叉的研究領(lǐng)域。將工程化細(xì)胞作為功能單元，結(jié)合材料科學(xué)的技術(shù)手段，可構(gòu)建以活細(xì)胞編程的功能增強材料并逐步實現(xiàn)材料的生命化。但是，如何將工程化細(xì)胞與相應(yīng)的載體進(jìn)行有機結(jié)合，并在對細(xì)胞微環(huán)境精確操縱的同時對材料宏觀構(gòu)型與動態(tài)性能進(jìn)行調(diào)控，是構(gòu)建活體功能材料一個挑戰(zhàn)。

近日，南京工業(yè)大學(xué)與英國劍橋大學(xué)的研究團(tuán)隊合作在《Nature Communications》雜志上發(fā)表題為“Bioprinting microporous functional living materials from protein-based core-shell microgels”的研究論文。研究團(tuán)隊利用液滴微流控技術(shù)，開發(fā)了一種核殼結(jié)構(gòu)的高容量細(xì)胞微載體，該微載體由蛋白質(zhì)材料為基本骨架，不僅能將不同類別的工程化微生物進(jìn)行擔(dān)載，還可以作為新型的生物墨水實施3D打印，構(gòu)建多細(xì)胞協(xié)作的活體功能材料。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，采用核殼結(jié)構(gòu)的微載體對細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)能更有利于不同物種之間的信息交流，提高工業(yè)微生物合成高價值化學(xué)品的效率，獲得具有生物制造過程增強的活體催化材料。

該研究成果從多細(xì)胞進(jìn)行操縱的角度對材料的功能進(jìn)行生物學(xué)設(shè)計，實現(xiàn)了對細(xì)胞微環(huán)境和生物反應(yīng)進(jìn)行按需調(diào)控，為綠色生物制造、新型功能材料等領(lǐng)域的發(fā)展提供了獨特的思路。