生合成のためのマイクロ流体：液滴や小胞から人工細胞へ

人工生物模倣材料の製造は、豊富な注目を集めています。生体模倣材料のサブカテゴリの1つとして、人工細胞は複数の分野で非常に重要であり、その合成は集中的に追求されています。高度なスループット、簡単な動作、および正確な制御を備えた堅牢な「生きた」人工細胞を製造するために、柔軟なマイクロ流体技術が広く利用されています。ここでは、液滴、小胞、および人工細胞の合成のためのマイクロ流体ベースの方法の最近の進歩を要約しています。第一に、Tジャンクション、フローフォーカス、および補助的なマイクロ流体デバイスでの液滴製造と操作の進歩について説明します。次に、マイクロ流体に基づいた単位および多変形の小胞の形成が要約されます。さらに、マイクロ流体による液滴ベースおよび小胞ベースの人工細胞の工学もレビューされています。さらに、細胞の挙動を模倣し、合成生物学のバイオリアクターとして作用するために適用された人工細胞が強調されています。最後に、マイクロ流体ベースの人工細胞の現在の課題と将来の傾向について説明します。このレビューは、マイクロ流体、生体材料製造、および合成生物学の分野の研究者に役立つはずです。

Fabrication of artificial biomimetic materials has attracted abundant attention. As one of the subcategories of biomimetic materials, artificial cells are highly significant for multiple disciplines and their synthesis has been intensively pursued. In order to manufacture robust "alive" artificial cells with high throughput, easy operation, and precise control, flexible microfluidic techniques are widely utilized. Herein, recent advances in microfluidic-based methods for the synthesis of droplets, vesicles, and artificial cells are summarized. First, the advances of droplet fabrication and manipulation on the T-junction, flow-focusing, and coflowing microfluidic devices are discussed. Then, the formation of unicompartmental and multicompartmental vesicles based on microfluidics are summarized. Furthermore, the engineering of droplet-based and vesicle-based artificial cells by microfluidics is also reviewed. Moreover, the artificial cells applied for imitating cell behavior and acting as bioreactors for synthetic biology are highlighted. Finally, the current challenges and future trends in microfluidic-based artificial cells are discussed. This review should be helpful for researchers in the fields of microfluidics, biomaterial fabrication, and synthetic biology.