水/オイル界面でのゾルゲル反応の閉じ込め：人工細胞のためのコンパートメント化された酵素ナノオルガネルの作成

生物は、効率と選択性を向上させるために、膜の触媒反応を区画化します。真核細胞のオルガネラを模倣するために、水性コアシリカナノカプセルの酵素をカプセル化するin situのin situのための軽度のアプローチを開発します。ミニエマルジョンの水/オイル界面でゾルゲル反応を閉じ込めるために、触媒と微分帯電した加水分解されたアルコキシサイランで静電的に集まる両親媒性アンカーの両方として機能するシリカ前駆体にアミノシランを導入します。半透過性シェルは、酵素をタンパク質分解攻撃から保護し、反応物と生成物の輸送を可能にします。合成ナノオルガネルとしての酵素を運ぶナノカプセルは、ポリマー小胞に包まれたときにカスケード反応を行うことができ、真核細胞の階層的に区画化された反応を模倣します。このin situカプセル化アプローチは、生体染色体の送達に汎用性の高いプラットフォームを提供します。

Living organisms compartmentalize their catalytic reactions in membranes for increased efficiency and selectivity. To mimic the organelles of eukaryotic cells, we develop a mild approach for in situ encapsulating enzymes in aqueous-core silica nanocapsules. In order to confine the sol-gel reaction at the water/oil interface of miniemulsion, we introduce an aminosilane to the silica precursors, which serves as both catalyst and an amphiphilic anchor that electrostatically assembles with negatively charged hydrolyzed alkoxysilanes at the interface. The semi-permeable shell protects enzymes from proteolytic attack, and allows the transport of reactants and products. The enzyme-carrying nanocapsules, as synthetic nano-organelles, are able to perform cascade reactions when enveloped in a polymer vesicle, mimicking the hierarchically compartmentalized reactions in eukaryotic cells. This in situ encapsulation approach provides a versatile platform for the delivery of biomacromolecules.