基于原细胞自下而上构筑原组织，是理解生命体系层级组装和发展人工仿生系统的重要研究方向。然而，现有体系往往存在制备过程复杂、依赖油相环境、原组织尺寸受限、稳定性不足等问题。如何在水环境中实现原组织的高效、可控、稳定构筑，一直是该领域面临的重要挑战。

图1： 利用气液微流控和扩散抑制络合构筑原细胞与原组织。

针对上述问题，研究团队以带负电的纤维素纳米纤维（CNF）和阳离子聚电解质聚二烯丙基二甲基氯化铵（PDDA）为构筑单元，结合气液微流控技术，利用二者的扩散抑制络合（diffusion-inhibited complexation，DIC）高通量制备原细胞，并通过离子强度调控诱导原细胞黏附，进而在水环境中构筑大尺寸原组织（图1）。构筑的原组织在水和空气中表现出良好的自支撑能力，能够在外界扰动下保持结构稳定。在此基础上，通过调控原细胞功能组分，赋予原组织跨膜传质、化学通讯、渗透压驱动形变以及浮力/磁场介导运动等多种功能，展现出鲜明的仿生行为（图2，图3）。相比乳液液滴和凝聚液滴构筑的原组织，该体系在结构稳定性、规模化构筑和功能拓展方面具有显著优势，为其在组织工程、合成生物学、软体机器人及生物医学器件等方向的应用提供了新思路。

图2： 原组织的宏观构筑、黏附机制及刺激响应行为研究。

图3： 原组织仿生行为及软体机器人应用研究。

图4： 原组织构筑过程

图5： 过氧化氢溶液中浮力驱动原组织形变

该工作以“One-Step Construction of Robust Protocells and Prototissues in Water”为题发表在《Nature Communications》上，第一作者为北京化工大学软物质高精尖中心博士研究生封维潇，通讯作者为北京化工大学材料科学与工程学院徐福建教授和北京化工大学软物质高精尖中心史少伟教授。本研究得到了国家自然科学基金项目和北京市自然科学基金项目的资助。

文章信息：Weixiao Feng, Peifan Li, Xin Li, Ziwei Wang, Min Chen, Yang Hu, Fu-Jian Xu*, Shaowei Shi*, One-step construction of robust protocells and prototissues in water. Nat. Commun. 2026.

原文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-026-71650-2