自然界中细胞利用精密的化学反应和精巧的微纳米结构来执行生命活动，为设计具有生物活性和生物形态的细胞基功能材料提供了可选择的模板。例如，通过基因工程等生物技术，活细胞可以被改造为生物工厂以生产精细化学品和活性生物分子。此外，通过物理或化学手段，细胞可以转化为碳化、硅化、金属化的生物模板材料。这些细胞基生物复合材料在生物医学与生物能源等领域具有重要的应用。随着聚合物化学技术和其他纳米技术的快速发展，聚合物指导的细胞工程化作为一种简单且通用的策略，已被应用于活细胞的生物增强和细胞模板材料的开发。聚合物材料修饰可以通过接枝或原位聚合的方式在不同类型的细胞表面或内部实现，并可以作为界面层将细胞与其他功能材料结合于一体，从而指导生物细胞与功能材料的融合，有助于实现细胞的工程化设计。本文中，中国科学院青岛生物能源与过程研究所王文硕副研究员和理化技术研究所王树涛研究员对聚合物指导的细胞工程化技术与应用进行了综述与展望，相关工作以“Cell-based biocomposite engineering directed by polymers”为题发表于 Lab on a Chip 杂志，并被评选为 2022 年热点文章。

该文章系统总结了利用聚合物化学策略设计和构建具有生物功能或生物形态的细胞基生物复合材料方面的研究进展（图 1）。首先，文章介绍了细胞与聚合物材料之间的结合机制。通过静电相互作用、氢键、疏水作用、分子识别、共价键可以实现聚合物在细胞表面的结合；通过自组装和自由基聚合可以实现细胞内部聚合物的构建。其次，文章概括了通过聚合物方法制备细胞基生物复合材料的策略。一方面，聚合物可以通过不同的方法，如层层组装和原位聚合，很容易与各种类型细胞结合，实现细胞表面工程或细胞内部功能化；另一方面，聚合物也可以作为细胞与其他功能纳米材料之间的界面，指导生物矿化、辅助金属沉积、集成功能纳米材料来制造细胞基生物复合材料。然后，文章综述了细胞基生物复合材料在细胞研究、生物成像、生物医学、生物电子和生物能源等领域的应用。在细胞基生物复合材料的构筑过程中，细胞类型和功能材料的选择多种多样，使生物复合材料的物理化学和生物特性具有可设计性，因而应用领域广泛。最后，文章对聚合物化学指导的细胞工程化这一跨学科领域的发展进行了展望。总之，聚合物化学可以促进生物细胞与功能材料的融合，进而实现细胞改造与细胞基生物复合材料构筑，并展示出巨大的应用潜力。

• Cell-based biocomposite engineering directed by polymers
  Wenshuo Wang (王文硕，中科院青岛生物能源与过程研究所), Shutao Wang (王树涛，中科院理化技术研究所)
  Lab Chip, 2022, 22, 1042-1047
  http://doi.org/10.1039/D2LC00067A

  

  
  

• 王文硕 副研究员
  2018 年博士毕业于中科院理化技术研究所，导师王树涛研究员。博士毕业后于香港理工大学郑子剑教授课题组从事博士后研究。目前任中科院青岛生物能源与过程研究所/山东能源研究院副研究员，主要研究方向为仿生界面材料的构筑及其在生化分析与能源转化领域的应用。
• 王树涛 研究员
  博士生导师，中国科学院理化技术研究所副所长，中国科学院大学未来技术学院副院长，中国化学会仿生材料化学专业委员会副主任，基础加强首席科学家。主要从事仿生多尺度粘附可控界面材料的研究，揭示自然界中特殊的界面粘附现象与机制，设计与制备仿生多尺度界面材料，探索其在医疗健康、能源、环境等领域的应用。入选 2014 年基金委国家杰出青年基金，2016 年教育部长江学者岗位特聘教授，2014年国家“万人计划”青年拔尖人才，2016 年中青年科技创新领军人才，2017 年万人计划科技创新领军人才，2017 年英国皇家化学会会士，2020年入选中国化学会会士等。曾获 2010 年世界科技奖提名，2013 年中国化学会青年化学奖，2017 年中国科学院青年科学家奖，2018年 Nano Research Young Innovators Award in NanoBiotech (45 under 45)，2021 年唐立新优秀学者等奖项。接收发表 SCI 论文 200 余篇，其中包括Nature，Sci. Adv.，Adv. Mater.，Angew. Chem.，J. Am. Chem. Soc.，PNAS，Matter，Chem，Chem. Rev.，Chem. Soc. Rev.，Acc. Chem. Res.，Nat. Rev. Mater. 等，引用 21000 余次。