Os pesquisadores fundiram células vivas e não vivas pela primeira vez de uma forma que permite que elas trabalhem juntas, abrindo o caminho para novas aplicações.

O sistema, criado por uma equipe do Imperial College London, encapsula células biológicas dentro de uma célula artificial. Usando isso, os pesquisadores podem aproveitar a capacidade natural das células biológicas de processar produtos químicos, protegendo-os do meio ambiente.

Este sistema pode levar a aplicações como 'baterias' celulares alimentadas por fotossíntese, síntese de drogas dentro do corpo, e sensores biológicos que podem suportar condições adversas.

O projeto anterior de células artificiais envolvia pegar partes da 'maquinaria' das células biológicas - como enzimas que suportam reações químicas - e colocá-las em invólucros artificiais. O novo estudo, publicado hoje em Relatórios Científicos , vai um passo além e encapsula células inteiras em invólucros artificiais.

As células artificiais também contêm enzimas que atuam em conjunto com a célula biológica para produzir novos produtos químicos. No experimento de prova de conceito, os sistemas de células artificiais produziram uma substância química fluorescente que permitiu aos pesquisadores confirmar que tudo estava funcionando conforme o esperado.

O pesquisador principal, Professor Oscar Ces, do Departamento de Química do Imperial, disse:"As células biológicas podem desempenhar funções extremamente complexas, mas pode ser difícil de controlar ao tentar controlar um aspecto. As células artificiais podem ser programadas com mais facilidade, mas ainda não podemos construir muita complexidade.

"Nosso novo sistema preenche a lacuna entre essas duas abordagens, fundindo células biológicas inteiras com células artificiais, para que a maquinaria de ambos trabalhe em conjunto para produzir o que precisamos. Esta é uma mudança de paradigma no pensamento sobre a forma como projetamos células artificiais, que ajudará a acelerar a pesquisa em aplicações na área da saúde e além. "

Para criar o sistema, a equipe usou microfluídica:direcionar líquidos através de pequenos canais. Usando água e óleo, que não se misturam, eles foram capazes de produzir gotículas de tamanho definido que continham as células biológicas e enzimas. Eles então aplicaram um revestimento artificial nas gotículas para fornecer proteção, criando um ambiente de célula artificial.

Eles testaram essas células artificiais em uma solução rica em cobre, que geralmente é altamente tóxico para as células biológicas. A equipe ainda foi capaz de detectar produtos químicos fluorescentes na maioria das células artificiais, o que significa que as células biológicas ainda estavam vivas e funcionando por dentro. Essa habilidade seria útil no corpo humano, onde o invólucro da célula artificial protegeria as células biológicas estranhas do ataque do sistema imunológico do corpo.

Primeiro autor do estudo, Dr. Yuval Elani, um bolsista de pesquisa EPSRC também do Departamento de Química, disse:"O sistema que projetamos é controlável e personalizável. Você pode criar diferentes tamanhos de células artificiais de maneira reproduzível, e existe o potencial de adicionar todos os tipos de maquinário celular, como cloroplastos para realizar a fotossíntese ou micróbios projetados que atuam como sensores. "

Para melhorar a funcionalidade desses sistemas de células artificiais, a próxima etapa é projetar o revestimento artificial para agir mais como uma membrana biológica, mas com funções especiais.

Por exemplo, se a membrana pudesse ser projetada para abrir e liberar os produtos químicos produzidos dentro apenas em resposta a certos sinais, eles podem ser usados ​​para fornecer medicamentos a áreas específicas do corpo. Isso seria útil, por exemplo, no tratamento do câncer para liberar drogas direcionadas apenas no local de um tumor, reduzindo os efeitos colaterais.

Embora um sistema como esse possa estar longe ainda, a equipe afirma que este é um salto promissor na direção certa. O trabalho é o primeiro exemplo de fusão de componentes vivos e não vivos a emergir do novo centro FABRICELL do Imperial and King's College para ciência de células artificiais.