摘要：生命体与合成材料的界面融合正引领功能纳米复合材料的发展新趋势。借助细菌这一“活体纳米制造工厂”作为模板与反应平台，材料的原位构筑过程获得了前所未有的生物驱动特性。该策略在避免传统体外合成与转运步骤的同时，实现了绿色、高效与生物相容的理想合成环境。如何精准调控微

生命体与合成材料的界面融合正引领功能纳米复合材料的发展新趋势。借助细菌这一“活体纳米制造工厂”作为模板与反应平台，材料的原位构筑过程获得了前所未有的生物驱动特性。该策略在避免传统体外合成与转运步骤的同时，实现了绿色、高效与生物相容的理想合成环境。如何精准调控微生物合成功能性复合材料，正成为当前研究热点。

近期，中国科学院深圳先进技术研究院耿晋研究员（点击查看介绍）团队与其合作者，开发了一种基于细胞内聚合诱导自组装（iPISA）的新策略，实现了在活大肠杆菌中合成金–聚合物纳米复合物，将细菌转化为“活体纳米制造工厂”。

图1. 细菌iPISA以及光催化示意图。图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.

研究团队设计了一系列具备良好水溶性的大分子链转移剂，并利用RAFT聚合在细胞内诱导自组装。实验表明，不同结构和电荷的链转移剂对细菌产生差异性影响，进而调控纳米材料的空间分布特征。不同反应体系在纳米材料构筑过程中表现出位置偏好：有的体系促使其在胞内形成，有的优先在细胞表面构建。该发现为调控纳米材料合成的空间位置提供了策略支持，即通过调节聚合反应体系中关键成分，可实现材料在胞内或胞外的定向构筑。

图2. 透射电子显微镜（TEM）结果进一步验证了金-聚合物纳米复合材料在细胞内和细胞表面的形成位置。图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.

除了材料构筑，该体系在功能拓展方面同样展现出良好潜力。研究团队进一步利用负载金-聚合物复合材料的大肠杆菌开展光催化研究，结果显示其可在温和条件下催化醛醇缩合反应，合成2-乙基己烯醛。复合材料中金纳米颗粒对可见光的响应可激发高能电子，显著增强聚合物的光催化性能。在罗丹明B降解实验中，该体系亦表现出优异效果，表明其在环境治理中的应用前景。

图3. （a）“杂合细菌”光催化示意图。（b-f）大肠杆菌杂交系统光催化产物 2-ethylhexenal、BuOH、2-ethylhexanol, 2-ethylhex-2-enol, 和 2-ethyl-1,3-hexanediol。图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.

本研究展示了活细菌在纳米复合材料原位构建中的独特优势，为绿色合成提供了新策略。通过精确调控细胞内外的反应行为，该方法有望在催化、传感、生物制造等领域实现更广泛应用。

这一成果近期发表在Angewandte Chemie International Edition上。该工作由中国科学院深圳先进技术研究院耿晋研究员、戴卓君研究员和澳门大学郭珩辉研究员共同通讯，博士研究生张诗玲为第一作者。研究获得国家自然科学基金、国家重点研发计划、广东省珠江人才计划以及深圳市医学研究专项等资助支持。

Intracellular Polymerization Induced Self-Assembly and Gold Nanocomposite Synthesis in Living Bacteria

Shiling Zhang, Jinying Yang, Jinyan Luo, Jiao Zhang, Mianqi Huang, Kui Tan, Gaojian Chen, Qi Xing, Hang Fai Kwok, Zhuojun Dai, Jin Geng

Angew. Chem. Int. Ed., 2025, DOI: 10.1002/anie.202504936

耿晋博士简介

耿晋，现任中国科学院深圳先进技术研究院研究员，博士生导师。近年来围绕着高分子药物以及新型前体药物的设计合成与性能进行研究，取得了一系列开拓性的重要科研成果。目前研究成果发表在在国际权威学术期刊Nature Chemistry, Nature Protocols, Journal of the American Chemical Society, Angewandte Chemie International Edition, Biomacromolecules, Macromolecules等。

耿晋研究员（X-MOL学术平台学者主页）：

来源：X一MOL资讯