研究背景

液-液相分离（Liquid-Liquid Phase Separation, LLPS）是指生物大分子通过弱多价相互作用聚集形成液滴状区室化结构。由于液滴内部的分子浓度显著高于连续相，其液滴内部表现出独特的化学和物理特性，在细胞功能分区、信号传递调控及合成生物学等领域具有重要作用。两亲分子可能通过静电作用、疏水作用和氢键作用等多种机制调控凝聚体的形成、解体，并能在特定条件下改变凝聚体微滴的形态，调控其对不同性质的生物分子的选择性和透过性，调节凝聚体微滴内的生物化学过程，对细胞内的信号传导，基因流动和表达具有重要意义。通过系统研究磷脂分子与凝聚体的相互作用机制，对开发功能化的凝聚体系统具有重要意义。

近日，浙江大学田良飞团队在Angew. Chem.发表了一篇研究文章，报道了脂质体能够自发从凝聚体微滴中形成并释放。研究发现，凝聚体微滴提供了一个分隔的环境，促进了不同脂质分子的富集，从而驱动脂质体的形成。这一研究揭示了脂质分子与凝聚体微滴之间的复杂相互作用，同时强调了非平衡热力学在有序功能性区室形成过程中的重要性。

研究内容

（1）凝聚体微滴中脂质体的自发产生

研究团队探索了表面活性剂（油酸）与R10/D10凝聚体微滴的相互作用。研究发现，添加低浓度油酸分子（1 mM）后，出现DIO标记的绿色物体从TAMRA标记（红色）的凝聚体微滴内部迁移到界面，并逃逸。随后，应用流式细胞术（FACS）、冷冻透射电子显微镜（Cryo-TEM）和小角X射线散射（SAXS）技术进行结构分析，证实了绿色物体为直径约为100 nm、具有单层磷脂双分子层结构的油酸脂质体。

与过去研究相比，凝聚体微滴介导的脂质体形成可能涉及到不同的形成机制。凝聚体微滴因其低介电常数能够隔离分子，为油酸富集提供区室环境，导致油酸浓度远超临界胶束浓度（CMC），促进脂质体形成。等温滴定量热法（ITC）结果显示，与R10和D10之间的相互作用相比，油酸胶束与R10的相互作用相对较弱，表明油酸胶束向脂质体的转变在凝聚体微滴中未被抑制，Cryo-TEM直接观察到凝聚体微滴内脂质体的形成。

（2）凝聚体微滴中脂质体的形成机制

基于两亲分子与聚电解质间的复杂相互作用，油酸的行为不仅限于富集过程。液相质谱（LC-MS）、共聚焦显微镜图像和FACS结果显示，上清液中油酸分子的浓度随时间降低，而绿色物体的数量随时间增加，表明凝聚体微滴中脂质脂质体表现为非平衡条件下的持续产生。

综上所述，研究人员报道了脂质分子在寡肽凝聚体微滴内自发形成并释放脂质体的过程，强调了非平衡热力学在有序功能区室形成中的重要作用。研究揭示了脂质分子与形成凝聚体微滴的相反电荷组分之间的结合能，在时空控制凝聚体微滴内表面活性剂分布方面起到了关键作用，为探索复杂化学系统中的分子协同行为奠定了坚实的基础，为其在生物医学及材料科学领域的应用提供了新的思路和设计策略。

致谢：本研究得到了科技部重点研发计划（2021YFA1101700）, 国家自然科学基金（32171302）,  浙江省重点研发计划（2022C03071）,浙江大学百人计划, 之江实验室开放研究项目（2022RD0AB01）, 中央高校基本科研业务费专项资金（226-2024-00059, K20220220）, ICGEB研究资助（CRP/CHN21-04_EC）以及中国博士后科学基金（YJ20210161）资金支持。

团队感谢浙江大学医学院公共技术平台的武灵云老师在冷冻透射电子显微镜方面的协助, 浙江大学化学系分析测试平台裘雅渔老师在 SAXS 数据分析方面的帮助,西湖大学理化公共实验平台的聂颖老师在等温滴定量热法测试上提供的帮助, 浙江大学极端光子学与仪器国家重点实验室的陈莉英老师在进行悬滴测量方面的帮助。团队对所有的合作者表示感谢。