Le cellule sintetiche (prodotte artificialmente) possono imitare alcune funzioni delle cellule biologiche. Queste cellule sintetiche potrebbero aprire nuove possibilità mediche in futuro. Nei laboratori, tali cellule possono già aiutare nei processi chimici su scala ridotta come "mini-reattori". Gli scienziati del Max Planck Institute for Polymer Research hanno ora sviluppato un metodo per controllare il corso di questi processi chimici con l'aiuto della luce. Il loro lavoro è pubblicato in Angewandte Chemie International Edition .

I processi che avvengono nelle cellule biologiche sono complessi:le reazioni chimiche contribuiscono, ad esempio, alla produzione di determinate sostanze richieste dall'organismo, sia per fornire energia che per difendersi dalle malattie. A tale scopo, le cellule biologiche regolano attraverso la loro membrana cellulare quali sostanze vengono assorbite dalla cellula e quali vengono nuovamente escrete.

Le cellule prodotte artificialmente con una dimensione di circa 20-50 milionesimi di metro (20-50 µm) sono già in grado di riprodurre tali funzioni in laboratorio. Un componente attivo è racchiuso in un guscio di polimeri, il "scomparto", che consente, ad esempio, una reazione enzimatica.

"Una cellula biologica può morire:con cellule artificiali possiamo costruire reattori in miniatura che possono essere utilizzati per un periodo di tempo molto più lungo", spiega Lucas Caire da Silva, che ricerca queste cellule nel dipartimento di Katharina Landfester. "Tuttavia, il problema con questi mini-reattori finora è stato come controllare il trasporto di sostanze nella cellula. In generale, i gusci di queste cellule artificiali sono difficili da permeare".

Il team di ricercatori guidato da da Silva e Landfester ha ora modificato questo comportamento:hanno progettato speciali molecole sensibili alla luce, che possono essere integrate nelle membrane polimeriche per produrre canali. Di conseguenza, la permeabilità del guscio aumenta quando viene irradiato con luce UV. Se il guscio viene quindi irradiato di nuovo con luce visibile, questo processo può anche essere invertito.

"Possiamo utilizzare questo approccio per controllare con precisione quando una sostanza entra nel compartimento, consentendoci di avviare una reazione chimica in un momento e in un luogo specifici", afferma da Silva.

The scientists hope that in future they will be able to use their mini-reactors to control reactions that actually take place in biological cells on a microscale and see many applications for this technology, for example in medicine.