Os pesquisadores usaram lasers para se conectar, organizar e mesclar células artificiais, pavimentando o caminho para redes de células artificiais que agem como tecidos.

A equipe afirma que, ao alterar as membranas celulares artificiais, eles podem agora fazer com que as células se unam como 'tijolos pegajosos' - permitindo que sejam organizadas em estruturas totalmente novas.

As células biológicas podem desempenhar funções complexas, mas são difíceis de projetar de forma controlada.

Células artificiais, Contudo, pode, em princípio, ser feito sob encomenda. Agora, pesquisadores do Imperial College London e da Loughborough University demonstraram um novo nível de complexidade com células artificiais, organizando-as em estruturas básicas de tecido com diferentes tipos de conectividade.

Essas estruturas podem ser usadas para realizar funções como iniciar reações químicas ou mover produtos químicos em redes de células artificiais e biológicas. Isso pode ser útil na realização de reações químicas em volumes ultrapequenos, no estudo dos mecanismos pelos quais as células se comunicam entre si, e no desenvolvimento de uma nova geração de biomateriais inteligentes.

As células são as unidades básicas da biologia, que são capazes de trabalhar juntos como um coletivo quando organizados em tecidos. Para fazer isso, as células devem estar conectadas e ser capazes de trocar materiais entre si. A equipe conseguiu conectar células artificiais em uma série de novas arquiteturas, cujos resultados são publicados hoje em Nature Communications .

As células artificiais têm uma camada semelhante a uma membrana como casca, que os pesquisadores projetaram para "grudar" uns nos outros. Para fazer com que as células se aproximem o suficiente, a equipe primeiro teve que manipular as células com 'pinças ópticas' que agem como mini 'feixes de trator' arrastando e soltando as células em qualquer posição. Uma vez conectadas desta forma, as células podem ser movidas como uma unidade.

Pesquisador-chefe, Dr. Yuval Elani, um EPSRC Research Fellow do Departamento de Química do Imperial, disse:"As membranas celulares artificiais geralmente ricocheteiam umas nas outras como bolas de borracha. Ao alterar a biofísica das membranas em nossas células, em vez disso, fizemos com que eles grudassem uns nos outros como tijolos.

"Com isso, fomos capazes de formar redes de células conectadas por 'biojunções'. Ao reinserir componentes biológicos, como proteínas na membrana, poderíamos fazer com que as células se comunicassem e trocassem material umas com as outras. Isso imita o que é visto na natureza, portanto, é um grande passo à frente na criação de tecidos de células artificiais semelhantes aos biológicos. "

A equipe também foi capaz de projetar uma 'corda' entre duas células. Aqui as membranas não estão grudadas, mas uma gavinha de material de membrana os une de modo que possam ser movidos juntos.

Depois de aperfeiçoar o processo de colagem de células, a equipe conseguiu criar arranjos mais complexos. Isso inclui linhas de células, Formas 2-D como quadrados, e formas 3-D como pirâmides. Uma vez que as células estão coladas, eles podem ser reorganizados, e também puxado pelo feixe de laser como um conjunto.

Finalmente, a equipe também conseguiu conectar duas células, e, em seguida, faça com que eles se fundam em uma célula maior. Isso foi conseguido revestindo as membranas com nanopartículas de ouro. Quando o feixe de laser no coração da tecnologia de 'pinça óptica' estava concentrado na junção entre as duas células, as nanopartículas ressoaram, quebrar as membranas nesse ponto. A membrana então se reforma como um todo.

A fusão das células desta forma permitiu que quaisquer produtos químicos que carregavam se misturassem com o novo, célula maior, desencadeando reações químicas. Isso pode ser útil, por exemplo, para entregar materiais como drogas nas células, e na mudança da composição das células em tempo real, levá-los a adotar novas funções.

Professor Oscar Ces, também do Departamento de Química do Imperial, disse:"Conectar células artificiais é uma tecnologia valiosa no conjunto de ferramentas mais amplo que estamos montando para criar esses sistemas biológicos usando abordagens de baixo para cima. Agora podemos começar a expandir as tecnologias celulares básicas em redes maiores em escala de tecido, com controle preciso sobre o tipo de arquitetura que criamos. "

A pesquisa é um dos primeiros resultados da FABRICELL, um centro de pesquisa virtual liderado pelo Imperial and Kings College London que reúne os principais grupos de pesquisa que trabalham em ciência de células artificiais em Londres. Consiste em uma série de laboratórios entre Imperial e Kings, bem como educação formal e informal e oportunidades de pesquisa.