中国科学院深圳先进技术研究院合成生物学研究所副研究员戴卓君和美国杜克大学教授游凌冲等，提出了一种全新的可模块化、多样化融合蛋白组分的活体semi-IPN的构建思路，通过微凝胶包裹植入基因线路的两种大肠杆菌。互穿网络聚合物（Interpenetrating Polymer Network）由两种或多种各自聚合交联的组分连续并相互穿透所组成。
在IPN中，如果仅有一种聚合物是交联的，另一种聚合物是线型非交联的，则称为半互穿网络聚合物（semi-IPN）。半互穿网络聚合物可以融合两组分的特性及优点。传统合成合成IPN或semi-IPN的方法流程繁琐、成本较高，且合成的材料不具备复原性能，一旦其在扰动环境下失去活性，其活性便无法再生。
随着合成生物学的快速发展，利用工程细菌组装活体材料，使其具有生物的活体性能（可再生、自修复等）成为造物致用的新方向。本研究中，研究人员结合合成生物学、蛋白质工程及高分子物理化学，提出通过微凝胶包裹植入基因线路的两种大肠杆菌。
微凝胶本身的交联网络提供第一组分，并作为物理支架支持工程细菌的生长；两种工程细菌在胶囊中生长达到一定密度后，感知到胶囊的物理空间局限从而自主裂解，释放出体内表达的两种蛋白单体；两种蛋白单体（修饰有可共价反应的蛋白标签SpyTag或SpyCatcher）原位聚合，形成第二组分（聚合的蛋白）并与第一网络互穿。科研人员利用实验室此前构建的ePop回路，编辑细菌基于密度的自裂解性能。
在ePop回路的设计中，细菌表达一种来源于噬菌体phix174的E蛋白，E蛋白会阻碍大肠杆菌细胞壁的合成，当细菌密度达到一定程度时，积累的毒素便导致细菌裂解；利用弹性蛋白作为第二组分的骨架，并在弹性蛋白上融合表达多个可反应的蛋白标签（SpyTag或SpyCatcher）；构建两种细菌，共培养两种细菌时，细菌生长、部分裂解释放两种蛋白单体，两种蛋白单体即可原位聚合；利用壳聚糖高分子作为胶囊制作的材料，利用壳聚糖与三聚磷酸分子构建交联体系（第一网络）并包裹两种细菌，细菌裂解释放的两种蛋白单体原位聚合形成第二组分（polymerized protein），与第一网络互穿形成活体semi-IPN。
测试表明，活体semi-IPN具有更好的机械性能，并具有抵御环境扰动的自修复性能。当制备修饰酶的活体semi-IPN，并将该酶的抑制剂短期或长期与材料共同孵育时，研究发现普通材料的酶活性全部丧失，而活体semi-IPN极高的保存了其活性。
为进一步展示该平台优势及潜在的应用场景，研究团队尝试在一种蛋白单体下游融合β-内酰胺酶，制备融合有β-内酰胺酶的semi-IPN，并利用该材料保护抗生素扰动下的肠道菌群。目前，活体功能材料领域聚焦于编辑及改造生物膜，研究人员试图采用全新的思路搭建一种普适性的活体材料构建方法，并使其具有半互穿网络聚合物的良好性能。