来源：国家科学评论 

近日，南开大学刘安安博士（第一作者）、庞代文教授（通讯作者）等在《国家科学评论》（National Science Review，NSR）发表综述文章，基于其课题组在“人为调控活细胞合成纳米晶”领域十余年的工作积累，系统总结、评述、分析、展望了该领域的现状、方法、挑战与前景。

该领域发展过程中的主要事件

随着材料学、化学、生物学和医学等多学科交叉日益加深，借助活细胞内的代谢途径，合成无机功能纳米材料的研究受到广泛关注。如何对细胞内不同时空维度的生化反应进行人为设计和程序性调用，从而“有目的地”合成纳米晶，是一个意义重大且极具挑战性的课题。

2009年，庞代文课题组提出“时空耦合活细胞合成”策略，将活细胞内原本不交会的两条代谢途径——高价硒还原代谢途径和重金属离子解毒途径——耦合起来，先后在真菌、细菌和哺乳动物细胞内合成了不同组成、尺寸和性能的无机半导体荧光纳米晶（量子点），并从物质和能量代谢的角度对活细胞合成机理进行了深入研究。

在酿酒酵母中，对两条代谢途径进行时空耦合，在活细胞中合成CdSe量子点。

在此基础上，庞代文课题组将活细胞合成体系简化，设计构建了无细胞的准生物合成体系，成功制备了多种无机纳米材料，进一步验证了时空耦合策略的正确性和科学性。

在无细胞的准生物合成体系中合成PbSe纳米立方体

在这篇综述文章中，作者：

介绍了人为调控活细胞合成无机功能纳米晶的“时空耦合策略”和“调控机理”；

总结了其在生物标记、生物成像、病原微生物检测等方面的应用；

介绍了基于此拓展的无细胞准生物合成策略；

阐述了该领域面临的挑战，如潜在可利用代谢途径有限、原位表征技术匮乏等；

展望了未来发展趋势。

随着多学科的不断交叉融合，可望通过“时空耦合活细胞合成”策略将更多的无机功能材料“自然地”融入生物体系，为无机纳米晶和有机分子的杂合搭建桥梁，赋予生物体系超常的能力，拓展合成生物学的领域，真正实现认识自然，师法自然，为人类所用目的。

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Artificially regulated synthesis of nanocrystals in live cells

https://doi.org/10.1093/nsr/nwab162