I ricercatori dell'Università di Bristol hanno assemblato con successo cellule artificiali alimentate da enzimi che possono galleggiare o affondare a seconda della loro attività chimica interna. Il lavoro fornisce un nuovo approccio alla progettazione di complesse proprietà realistiche in materiali non viventi.

I microrganismi hanno sviluppato un alto grado di controllo sulla loro locomozione utilizzando meccanismi di motilità che nella loro forma più semplice includono il semplice volo a vela e la galleggiabilità delle bolle di gas.

Copiare questi processi in entità simili a cellule artificiali (protocelle) rimane una sfida considerevole e pone un serio vincolo alla progettazione di protocelle sintetiche capaci di operazioni logistiche che comportano il trasporto diretto di molecole di farmaci e il telerilevamento di inquinanti ambientali.

In un nuovo studio pubblicato oggi sulla rivista Chimica della natura , Il professor Stephen Mann della School of Chemistry dell'Università di Bristol, insieme ai colleghi Pavan Kumar e Avinash Patil del Bristol Centre for Protolife Research hanno affrontato questa sfida progettando un nuovo tipo di modello di protocella basato sull'autoassemblaggio di DNA e argilla.

Due diversi tipi di enzimi, catalasi e glucosio ossidasi, sono intrappolati all'interno delle protocelle e utilizzati come motori chimici per l'accensione o lo spegnimento, rispettivamente, la formazione di bolle di ossigeno.

Le bolle di gas generate dalla catalasi sono intrappolate all'interno delle protocelle in modo che le microcapsule diventino galleggianti e viaggino verso l'alto nella colonna d'acqua. Quindi scendono nella posizione iniziale utilizzando l'ossigeno come combustibile per la glucosio ossidasi.

Come conseguenza, le protocelle oscillano su e giù per la colonna d'acqua. I ricercatori usano questa motilità programmabile per l'auto-smistamento di comunità miste di protocelle, per il galleggiamento di oggetti macroscopici e per l'accesso e la lavorazione di ambienti chimici remoti.

Il professor Mann ha affermato:"Questo lavoro potrebbe aprire un nuovo orizzonte nella ricerca sulle protocelle in cui il movimento e le operazioni simili alle cellule possono essere accoppiati su distanze relativamente lunghe.

"Per esempio, il movimento oscillatorio delle protocelle galleggianti potrebbe essere utilizzato per trasferire le protocelle mobili dentro e fuori le zone chiare o scure nella colonna d'acqua per stabilire una forma rudimentale di comportamento fototrofico.

"Sebbene la ricerca sia in una fase iniziale, la nostra visione generale è quella di sviluppare nuove tecnologie protobiologiche per lo sviluppo di sistemi funzionali su microscala con proprietà simili alla vita".