Le cellule artificiali che rilasciano materiali quando esposte alla luce sono state incorporate in una membrana resistente, permettendo di controllare le reazioni chimiche.

Queste strutture potrebbero essere utilizzate per controllare la sintesi dei farmaci nel corpo su richiesta, oltre a funzionare come microreattori che possono semplificare la produzione di sostanze chimiche preziose.

Le cellule artificiali sono basate su contenitori chiamati vescicole, che sono costituiti da lipidi. Sono usati dagli scienziati perché offrono un maggiore controllo sui processi di quanto sia possibile con le cellule biologiche o naturali.

I ricercatori dell'Imperial College di Londra hanno creato una serie di piccole vescicole che reagiscono alla luce rompendo le loro membrane, liberando i materiali all'interno. I ricercatori hanno quindi racchiuso tutte queste vescicole in una vescicola più grande che non reagisce alla luce.

Questo ha creato un mini reattore chimico, un contenitore per le vescicole più piccole in modo che il loro contenuto rilasciato possa reagire tra loro in uno spazio ristretto. Il loro metodo è pubblicato sulla rivista Comunicazioni sulla natura .

Il team spera anche che, ingegnerizzando le membrane delle vescicole più piccole per reagire a diverse lunghezze d'onda della luce, potevano cronometrare con precisione l'ordine e la durata di ogni fase di reazione.

Imitare la funzione cellulare

Co-autore Professor Oscar Ces, dal Dipartimento di Chimica dell'Imperial, ha dichiarato:"I nostri microreattori confinati sono un passaggio cruciale nella creazione di cellule artificiali reattive programmate per eseguire determinate reazioni al momento giusto.

"La scienza delle cellule artificiali sta avanzando rapidamente al punto in cui possiamo imitare le funzioni cellulari biologiche con un alto controllo e riproducibilità, aprendo la strada a terapie farmacologiche mirate e biosensori incorporati".

Per far reagire alla luce le vescicole più piccole, il team ha progettato le loro membrane. Quando la luce ultravioletta fu illuminata su di loro, le loro membrane lipidiche hanno reagito, creando buchi attraverso i quali il contenuto possa fuoriuscire.

Il team di Imperial ha lavorato con vescicole cellulari artificiali per produrre un "kit" di strutture e funzionalità utili. Questi includono i recenti progressi nell'accoppiamento di cellule biologiche e artificiali e nell'unione di cellule artificiali per formare "tessuti".

Complessità crescente

dottorato di ricerca in chimica lo studente e primo autore dello studio James Hindley spera di controllare reazioni sempre più complesse utilizzando una serie di vescicole annidate che reagiscono a diverse lunghezze d'onda della luce.

Ha detto:"La capacità di controllare i tempi e la posizione delle reazioni chimiche rende queste vescicole annidate adatte per applicazioni catalitiche. Serve anche come base per una seconda generazione di vescicole annidate che possono essere utilizzate per controllare reazioni a più fasi, consentendo la produzione di molecole complesse da utilizzare in medicina e biotecnologia".

Queste strutture potrebbero essere dirette dalla "fototerapia" - in cui un medico usa la luce per attivare le vescicole nel punto giusto dall'esterno del corpo - o alla fine le vescicole potrebbero anche essere indotte a iniziare reazioni rilevando cambiamenti chimici all'interno del corpo associati alla malattia.

La scienza imita l'arte

Quando si cerca un modo per illustrare il proprio lavoro, la squadra si è imbattuta in un dipinto di Wassily Kandinsky che sembrava corrispondere perfettamente. Co-autore Dr. Yuval Elani, dal Dipartimento di Chimica dell'Imperial, ha dichiarato:"L'opera d'arte contiene cerchi in una disposizione nidificata vista anche nelle strutture delle nostre vescicole. I flash colorati che penetrano attraverso la vescicola dall'esterno corrispondono all'irradiazione UV utilizzata per innescare il rilascio nel nostro sistema.

"Trattini neri, strisciando attraverso l'interno più piccolo, rappresentano materiale che viene rilasciato dalle vescicole interne, ancora contenuto nel microreattore della vescicola più grande. Man mano che costruiamo imitazioni cellulari sempre più complesse, possiamo anche iniziare a considerare questi trattini come vie di comunicazione tra diversi 'organelli artificiali'."