细胞器是细胞质中具有特定形态结构和功能的微器官,细胞器组成了细胞的基本结构,维持着细胞的正常工作与运转。细胞器主要包含两种类型,即有膜细胞器和无膜细胞器。其中,无膜细胞器是由蛋白质或者RNA大分子在多价相互作用的驱动下通过液液相分离（LLPS）的方式自组装而形成的微液滴结构,从化学的角度来看,即凝集体微液滴（Coacervate microdroplets）。凝集体微液滴拥有微腔室结构,内部是生物大分子密集环境,具有吸附小分子物质,包载蛋白酶等生物大分子的特点,是细胞内无膜细胞器的结构与功能模型。体外构建凝集体微液滴,以其作为人造无膜细胞器并植入细胞内,将有望发展具有新型结构与功能的微器官,并有望代替功能障碍的细胞器,在生物医学领域具有潜在的应用前景。基于此,本论文以凝集体液滴作为模型构建无膜人造细胞器并植入细胞,通过包载过氧化氢酶（CAT）而赋予人造细胞器清除细胞内活性氧（ROS）的功能。具体研究内容如下:一、聚电解质凝集体微液滴的制备及其结构性能研究基于正负电荷聚电解质静电作用诱导的液液相分离,制备了凝集体微液滴,对其形貌、液体流动性和分子吸附效应进行了表征。聚二烯丙基二甲基氯化铵（PDDA）与聚丙烯酸（PAA）作为正负电荷聚电解质,按照不同比例混合,静电作用力介导液液相分离导致了不同表面电荷和尺寸形貌凝集体微液滴的形成。其中,m（PDDA）:m（PAA）=0.8为凝集体微液滴的等电点,微液滴的尺寸最大（4.9μm）。凝集体微液滴具有良好的液体流动性,内部呈现大分子的拥挤状态,其能高效分配和吸附小分子染料,如凝集体微液滴对Hoechst、FITC（异硫氰酸荧光素）、Cy5（菁类染料）的分配系数分别为2506、7886、14634。此外,凝集体微液滴可以作为一种优良的反应器,葡萄糖氧化酶介导的葡萄糖代谢反应表明凝集体微液滴对于生物酶的富集促进了反应速率和效率的提高。该方案为人造细胞器的设计以及智能腔室微反应器的开发提供了新的思路。二、凝集体微液滴作为人造无膜细胞器应用于细胞内活性氧的清除研究在凝集体微液滴中包载CAT构建负载酶的凝集体,通过细胞内化作用将其植入SMMC-7721细胞。凝集体微液滴在细胞内保持液体形态,仍然具有液体流动性,并具有相互融合的特性。此外,凝集体微液滴能够有效清除细胞内的活性氧,凝集体微液滴的清除效果与其在细胞内的内化量有关（细胞内酶浓度）,细胞中酶浓度为64μg/mL,能达到较好的活性氧清除效果。凝集体微液滴通过降低细胞内的活性氧水平,可减小活性氧对细胞的毒副作用,将细胞的存活率提高至76.0%。本工作发展的负载酶的凝集体微液滴,能够被细胞内化,保持微液体结构和流动性特征,因此是一种人工构建的无膜细胞器结构。该方案对人造细胞器以及人造细胞的开发具有重要指导意义。