将编程逻辑融入蛋白质：能够计算的智能生物材料 如今大多数“智能”生物材料以简单的一对一方式响应：一个输入产生一个输出。水凝胶可能在光照下释放药物，或者纳米颗粒在遇到某种酶时降解。但生物学很少以这种孤立的方式运作。细胞和组织不断同时处理多个信号，下一代生物材料也需要做到这一点——只有在存在正确的触发组合时，才能决定何时释放、激活或定位蛋白质。 Ryan Gharios及其合著者提出了一个使这一切成为可能的框架。他们在重组表达过程中直接将AND/OR/YES逻辑编码到蛋白质中，而不是依赖于缓慢、低产率的化学合成。诀窍在于使用工程化的连接器，其拓扑结构定义了“门”：串联的切割位点表现得像OR，平行的像AND，单个位点像YES。正交蛋白酶作为“输入”，材料仅在满足编程逻辑条件时释放其蛋白质货物。 通过这种方法，团队实现了所有17种可能的三输入逻辑行为，甚至将其扩展到五输入运算符。他们展示了从磁珠中精确释放蛋白质、从水凝胶中多重递送、HER2⁺细胞的条件标记，以及决定蛋白质是停留在膜上还是扩散到细胞质中的细胞内程序。 真正的突破在于可扩展性。由于逻辑是基因编码的，设计可以快速编译、在细菌中生产并大规模纯化——为可编程疗法、组织工程的响应性支架以及活细胞与材料共同计算的生物混合系统打开了大门。 这项工作指向一个未来，在这个未来中，生物材料不仅仅是响应，而是实际做出决定——将布尔逻辑从数字电路带入活系统。 论文：