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近日，华南理工大学生物科学与工程桃子汉化组移植游戏大全朱伟教授课题组联合德国慕尼黑大学Stefan Wuttke教授和美国新墨西哥大学C Jeffrey Brinker院士在先进功能材料（Adv. Funct. Mater.，IF=16.836）杂志上在线发表题目为“Modular Assembly of Red Blood Cell Superstructures from Metal-Organic Framework Nanoparticle-Based Building Blocks”的研究论文，提出了“装甲血红细胞”（Armored RBC）的概念，即基于金属-酚类配位的MOF纳米颗粒在血红细胞膜表面快速形成纳米颗粒组装的功能性外骨骼装甲。（论文链接https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202005935?af=R）

基于生物物质和合成纳米粒子的生物/人工杂化纳米系统是材料科学的当前圣杯。血红细胞作为血液中最丰富的细胞成分，能够快速的结合/释放氧气，并由于其自身的弹性和可塑性允许其可发生机械形变，通过直径小于血红细胞直径的毛细血管，将氧气从肺运送到身体各个组织。这些独特的特征使得血红细胞作为各种化合物和纳米颗粒的载体被广泛研究。到目前为止，细胞/人工杂化系统的构建主要有四个策略：1）表面接枝；2）低渗负荷；3）表面搭便车；4）纳米壳层封装。尽管细胞/人工杂化系统的构建取得了成功，但是用于构建血红细胞/人工杂化系统的方法往往存在一些局限性：1）耗时；2）由于血红细胞对环境压力的敏感性，不恰当的前体浓度，pH值，温度，离子强度等合成条件都可能会导致血红细胞的裂解；3）表面修饰或低渗负载后的血红细胞通常会比天然血红细胞更加脆弱且对环境更加敏感；4）大多数构建策略没有赋予血红细胞/人工杂化系统额外的功能。这些限制引发了开发新型血红细胞工程化方法的诉求。

图1. 装甲血红细胞的设计和构建(a)及其生物医学应用(b-e)

装甲血红细胞保留了天然血红细胞的基本生理属性。氧合曲线表明装甲血红细胞具有与天然血红细胞相当的氧气载运能力。在雏鸡胚胎模型中，对装甲血红细胞的血液循环性能研究，发现装甲血红细胞具有与天然血红细胞类似的变形能力且能够很好的进行血液循环。在小鼠模型中，对装甲血红细胞循环能力进行了进一步的研究，发现其搭载的纳米颗粒器官内富集行为可以被调控，体内消除半衰期长达66.3小时，远超普通纳米颗粒载体。此外，血红细胞显示出在一定程度上能够抵抗渗透压，去污剂，有毒纳米颗粒以及冷冻环境导致的溶血压力。同时，由于模块化的设计思想，其方便加载各种功能性纳米基元，从而实现多功能集成。尤其是将荧光分子，分子探针，磁性纳米颗粒等功能性基元加载至装甲血红细胞上可以方便各种功能的引入，如血液检测，药物递送，磁性应答，多光谱成像等。多功能装甲血红细胞的设计策略不仅推动了生物/人工杂化纳米系统的构建与设计，同时在生物医学工程领域也显示出了广阔的应用前景。

图2. (a-c) 装甲血红细胞的载氧行为；(d-f) 装甲血红细胞在雏鸡胚胎模型中的流动行为

该工作得到了国家自然科学基金（21972047）、珠江人才计划青年拔尖人才项目（2019QN01Y314）的资助和其他众多主流学术公众号的转载。