研究进展：水包油乳液是一种在食品、化妆品和涂料工业中都有广泛应用的体系，最近有研究人员将其设计成人工脂滴。脂滴（LD）具有中性脂质核心，通过包埋有蛋白质的磷脂单层与水性环境屏蔽。长期以来，LD被认为是细胞内水包油乳液液滴，作为脂质的储存库存在于几乎所有生物体中。其可以发挥多种生物学功能，与多种代谢疾病（包括动脉粥样硬化、肥胖和糖尿病等）密切相关。尽管LDs具有这些重要的细胞生物学特性和功能，但研究人员对其生理特性和功能知之甚少。解决方案：为了解决上述挑战，在本文中，作者在水溶液中利用两亲性磷脂（DMPC）和牛血清白蛋白（BSA）周围的三丁酸甘油酯/乙酸2-乙基己酯通过界面自组装构建了人工LD。其中，DMPC作为细胞内LDs磷脂膜的组成成分之一，BSA用于稳定LDs和模拟脂周蛋白，三丁酸甘油酯/乙酸2-乙基己酯作为模拟油核的中性脂质。作者发现，LD群落中各种生物大分子的吞噬作用，是由基于脂肪酶的水解反应触发的（图1），水解反应会导致LD收缩，从而增加了膜中结构单元的压缩力，其主要参与触发内吞样行为。因此，这实现了合成LD的疏水核与外部水溶液之间的物质传输。作者通过用尼罗红（红色荧光）染色三丁酸甘油酯相并用钙黄绿素（绿色荧光）染色水相，合成LD表现出透明的水包油结构（图2a）。通过用罗丹明B异硫氰酸酯（RBITC-BSA，红色荧光）标记BSA，会发现BSA成功地共组装到DMPC层（用NBD-PE染色，绿色荧光）中，通过在液滴周围出现明显的黄色荧光环来证实（图2b），BSA在人工LD表面的组装导致界面张力逐渐降低（图2c）。伴随着LD的收缩，随后触发内吞样行为的发生。可以通过荧光信号清楚地观察到钙黄绿素和脂肪酶从外部水溶液进入LD的内吞样行为（图3）。并且，几乎所有的水性物质，从小分子染料、各种蛋白质、DNA到数十纳米的无机纳米颗粒，都可以被封存到LD中。![]()
图1：三丁酸甘油酯的脂肪酶催化水解引发的水包油乳状液滴的内吞样过程示意图。
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图2：（a）由BSA和DMPC组成的水（钙黄绿素，绿色）液滴中的油（尼罗红，红色）的共聚焦荧光显微镜图像。（b）通过用红色染料标记BSA（RBITC-BSA，红色）和用绿色染料染色DMPC（NBD-PE，绿色）的水包液滴的共聚焦荧光显微镜图像。（c）不同浓度BSA自组装过程中三丁酸甘油酯/水界面动态界面张力的时间演变。（d）膜中BSA的扩散系数与浓度的关系。（e）通过用红色染料（RBITC-BSA，红色）标记BSA和用绿色染料（NBD-PE，绿色）染色DMPC以及脂肪酶的聚集（用Atto 425-NHS，蓝色染色）获得的水包油液滴的共聚焦荧光显微镜图像。
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图3：内吞样行为介导的物质运输。
结论：本文提出了一种通过磷脂（DMPC）和蛋白质（BSA）在油滴/水界面的自发组装生成水包油乳液的方法，这是一种人工LD，为研究LD的动力学行为或功能提供了关键的一步。由于LDs一直被认为是生物体中的惰性细胞器，本研究的突出进展，如水溶性生物大分子的递送和释放以及脂质核心的内吞样行为介导的级联酶促反应，无疑为揭示其生物学功能以及相关的动力学过程提供了关键一步。参考文献：Youping Lin et al. Lipase activated endocytosis-like behavior of
oil-in-water emulsion. Nat. Commun. 2024, 15, 8517.
