青岛大学构建模拟全水相LLPS的微流控双水相界面体系

生命的能量源于生命本身：双水相界面体系的电荷转移可以为生命起源提供能量进而孕育生命。——青岛大学揭示生命起源的新可能

在生命起源时，最初的生物反应所需的能量来源自哪里？维持生命的能量又源自何处？科学界一直不清楚生命起源时的能量来源。在早期生命物质扩增时明显存在着有序化迹象，因此系统内熵减必然需要额外的能量来源，而这一能量来源一直困扰着科学界。目前科学界普遍认为早期生命起源的能量来源绝大部分是太阳能，但太阳能的利用往往依赖叶绿体等复杂结构，因此寻找更多可能的能量源对于正确揭示生命演化过程至关重要。

早期生命形成于大约37亿至40亿年前太古之初，彼时地球上存在着多种多样的全水相液态物质，它们通过液-液相分离 （LLPS） 浓缩并形成生化化合物的区隔室，为无机物质向有机物质的转变、首批原始细胞的形成等生命起源中重要的生化反应及过程提供场所。这些基于LLPS区室化的原始生命过程需要能量，电能作为重要的能源，可能是最原始的催化剂。但全水相LLPS区室化体系自身能否提供相应的电能为原始生命过程提供驱动源，鲜见研究。

在常规认知中，水通常都是电中性的代表。由于水中自由的离子运动，轻微的电势分布差异可以快速诱导带电离子重新分布，因此在全水环境中，静电往往无处匿踪。那么在早期生命起源过程中是否存在跨全水LLPS区室相界面的电势分布、为相关的生命过程提供电能驱动源呢？

据麦姆斯咨询报道，近日，青岛大学药学院的马庆明特聘教授和物理学院的王晓雄特聘教授等针对这一问题，构建了模拟全水相LLPS的微流控双水相界面体系（aqueous two-phase system，ATPS），发现该体系具有独特的电荷转移效应，可以为原始生命过程提供电能驱动源，“生命的能量源于生命本身”，为解释早期地球在有生命出现以前、原始生物过程的进行提供了一个有效且极具创新性的技术方案；并基于此开发了具有优异生物相容性的新型全水界面发电机，可用作生命活性物质微反应器及活性药物递送载体、给电子元器件供电甚至给超级电容器充电。

图1 双水相界面体系的电荷转移效应及其在全水相仿生柔性电子设备等应用示意

图2 微流控双水相界面体系电荷转移效应的接触分离模式工作原理及其光学照片

图3 基于双水相界面体系电荷转移效应的新型全水界面发电机在供能方面表现出了很大的优势，可用于给电子元器件供电、甚至可以用于给超级电容器充电。

图4. 基于双水相界面体系电荷转移效应的新型全水界面发电机有着优异的生物相容性，可用作生命活性物质微反应器及活性药物递送载体。

审核编辑：彭静