近日，ACS Applied Materials & Interfaces接收了课题组关于微生物聚合封装与颗粒计数的研究工作。论文题为“Covalent Self-Assembly of Bio-HCP Nanoparticles for Shell-Programmed Encapsulation of Microbial Cells”。课题组博士研究生潘耀宇为论文第一作者，沈爱国、吉邢虎教授为论文通讯作者。
通过对细菌细胞表面进行化学修饰，可以实现功能性纳米粒子的接枝，这是当前工程化细菌细胞的常用策略，已被广泛应用于生物治疗、细胞成像、微生物检测和环境催化等领域。以聚合物纳米粒子为基础构建的封装壳层具有易修饰、低成本、高特异性和理化性质稳定等优势，但材料的性能上并不完善。其一，以聚苯乙烯及其衍生物为主体的聚合物纳米粒子被证实具有较强的细胞毒性；其二，尽管可以通过简单共聚实现表面修饰，内部的主体结构始终无法功能化协同；其三，聚合物纳米粒子的封装常以静电层次自组装进行，化学驱动力不足且壳层厚度不可控。
为解决上述困境，我们通过无皂乳液聚合结合傅克烷基化反应制备了一种具有表面生物相容性和内部微孔结构的超交联聚合物纳米粒子，并可以对该纳米粒子进行尺寸调控。通过共价自组装技术，如火箭助推器一般，多段自组装来实现对封装壳层厚度的控制。经过第一阶段的自组装后，细菌细胞表面形成~200 nm的薄壳层并保持较高的细胞活性。由于封装壳层由微孔胶体粒子构成，促进了对有机污染物的吸附，从而在1 h内实现了对酚类化合物的快速生物吸附、催化、降解。经过第三阶段的自组装后，细菌细胞最终被封装成一个与初始形态相一致的球形/杆菌状聚集体，尺寸为6-20 μm之间，可以被商业化的颗粒计数器捕获脉冲信号实现化微生物检测为聚合物颗粒计数。这一工作为单细胞封装领域中提高对封装壳层的可控性和功能赋予提供了新思路。(DOI:10.1021/acsami.4c12281)
