Cellule artificiali in grado di produrre ossigeno gassoso e segnalazione chimica sono state preparate utilizzando una combinazione di catalizzatori sintetici e biologici attraverso una collaborazione internazionale tra l'Università di Bristol e l'Università di Padova in Italia.

Dalla sintesi dei farmaci alla generazione delle plastiche, i catalizzatori, sostanze che accelerano le reazioni chimiche senza essere consumate, sono la spina dorsale di molti processi industriali.

I catalizzatori sono disponibili in molte forme come nanoparticelle inorganiche, liquidi organici ed enzimi acquosi, e possono essere collegati a superfici solide per aumentarne le prestazioni.

In un nuovo studio pubblicato sulla rivista Comunicazioni sulla natura , un gruppo di ricerca internazionale, guidato dai chimici dell'Università di Bristol, ha utilizzato due diversi tipi di catalizzatori per sviluppare un nuovo tipo di cellula artificiale in grado di decomporre il perossido di idrogeno e generare ossigeno.

Il team ha utilizzato un catalizzatore inorganico a base di rutenio sotto forma di un enzima sintetico (sinzima) come agente strutturante della membrana per generare abbondanti quantità di bolle di ossigeno che hanno poi sfruttato per costruire microcapsule galleggianti guidate da sinzimi.

Inoltre, l'enzima naturale perossidasi di rafano è stato catturato all'interno delle protocelle in modo che i catalizzatori sintetici e biologici fossero in competizione per il perossido di idrogeno presente nella soluzione.

Il team ha utilizzato la disposizione antagonista dei due catalizzatori per implementare una via di segnalazione chimica rudimentale tra i membri di una comunità di protocellule artificiali che sono stati dispersi in soluzione o intrappolati all'interno di piccole goccioline.

Professoressa Marcella Bonchio, dell'Università di Padova, ha dichiarato:"Poiché il catalizzatore a base di rutenio ha un potenziale significativo nella catalisi ispirata alla bio, sembra fattibile che comunità di protocellule sinzimatiche possano fornire un passo verso reti metaboliche sintetiche basate su stimoli attivati ​​dalla luce".

Il professor Stephen Mann della School of Chemistry dell'Università di Bristol, ha aggiunto:"I nostri risultati evidenziano un nuovo tipo di micro-compartimento catalitico con attività multifunzionale e forniscono un passo avanti verso lo sviluppo di reti di reazione protocella".