近日，在发表于《自然-实验手册》的一篇论文中，中国科学院深圳先进技术研究院研究员耿晋团队介绍了如何在活体细胞内通过光介导进行原位大分子合成。这样生成的胞内聚合物为增强肌动蛋白聚合、调节细胞内微环境、生物成像应用以及癌症治疗策略研究提供了新途径和新思路。

由于细胞内化学环境高度复杂且细胞对外部刺激极为敏感，利用化学手段在活细胞内实现分子结构转化特别是大分子合成，一直以来都较为困难。

针对这一难题，研究团队将高生物相容性单体引入活细胞中，然后使用光激活来启动聚合反应。使用光启动可对聚合过程进行精确的空间和时间控制，且具有快速的反应动力学和较好的生物相容性。根据波长不同，大约5至10分钟即可合成不同结构的大分子聚合物，这种短暂的反应时间对于避免细胞应激和细胞内容物的变性至关重要。

细胞内生成的大分子聚合物具有广泛的潜在应用。细胞内大分子聚合物生成导致的细胞环境黏度增加，可对肌动蛋白聚合、细胞结构、细胞周期调控和细胞迁移行为产生深远影响。使用特殊单体通过原位聚合，它们还可被用作生物传感器和生物成像造影剂，实现对细胞的长期跟踪。

更重要的是，研究团队发现，一些单体可作为前体药物通过聚合诱导癌细胞周期阻滞、自噬、凋亡和坏死性死亡，降低癌细胞迁移和运动的能力。

除癌症治疗外，这种细胞内大分子聚合方法学在干细胞研究和神经退行性疾病领域也拥有巨大的潜力。

“在细胞内产生定制功能性的大分子聚合物，使我们朝着实现先进的治疗策略和创新的生物成像方法又迈进了一步。”论文通讯作者耿晋说。