I ricercatori dell'Università di Bristol hanno progettato una comunità di goccioline artificiali simili a cellule che mostrano collettivamente una semplice forma di comportamento di fagocitosi. Il lavoro fornisce un nuovo approccio alla progettazione di complesse proprietà realistiche in materiali non viventi.

I chimici hanno compiuto un importante progresso nella costruzione di comunità sintetiche di cellule artificiali in grado di imitare la fagocitosi, un complesso processo biologico osservato nelle cellule viventi che consente l'ingestione di materiale estraneo da parte di determinati tipi di cellule. Il lavoro, pubblicato in Materiali della natura , ha potenziali applicazioni che vanno dalla microfluidica alla somministrazione di enzimi per reazioni spazialmente controllate o per la rimozione di inquinanti pericolosi.

Nel nuovo lavoro, i ricercatori guidati dal professor Stephen Mann insieme ai colleghi Dr Mei Li, Dr Laura Rodriquez-Arco presso la School of Chemistry di Bristol e il Bristol Center for Protolife Research, ha progettato una comunità di protocellule costituita da una miscela di due diversi tipi di microgoccioline acquose rivestite di nanoparticelle che mostrano collettivamente una semplice forma di fagocitosi artificiale. Le goccioline sono piccole e circondate da una membrana di silice reticolata semipermeabile (colloidosomi), o grandi e racchiusi da un guscio poroso di ossido di ferro non reticolato (goccioline di emulsione magnetica). Quando i due tipi di protocelle sono mescolati insieme in olio, subiscono collisioni ma non interagiscono. Però, se un acido grasso viene aggiunto all'olio, le goccioline di emulsione magnetica sviluppano un'apertura nel loro guscio di ossido di ferro attraverso la quale vengono ingeriti i colloidosomi più piccoli quando le protocellule entrano in contatto. Di conseguenza, i colloidosomi vengono catturati e rimangono intrappolati all'interno dell'interno pieno d'acqua delle protocelle più grandi.

Usando questo processo di inghiottimento spontaneo, gli enzimi intrappolati all'interno dei colloidosomi possono essere trasferiti nelle goccioline magnetiche dell'emulsione per innescare reazioni chimiche specifiche anche se gli enzimi rimangono situati all'interno dei colloidosomi ingeriti. In alternativa, utilizzando colloidosomi non reticolati, enzimi e altri carichi utili come perline polimeriche possono essere rilasciati nelle goccioline di emulsione più grandi dopo la fagocitosi mediante lo smontaggio spontaneo della membrana delle nanoparticelle di silice.

Il professor Stephen Mann ha dichiarato:"Il nostro obiettivo a lungo termine è costruire su questo ultimo lavoro sviluppando un portafoglio di comportamenti protocellulari che imitano proprietà complesse simili alla vita che vanno dalla fagocitosi artificiale, predazione e comunicazione chimica con applicazioni che possono essere utilizzate per ripulire gli inquinanti, immagazzinare e rilasciare farmaci, monitorare le reazioni chimiche, e servire come modelli per l'origine della vita."