Células artificiais que liberam materiais quando expostas à luz foram incorporadas em uma membrana durável, permitindo que as reações químicas sejam controladas.

Essas estruturas podem ser usadas para controlar a síntese de drogas no corpo sob demanda, bem como funcionam como microrreatores que podem simplificar a produção de produtos químicos valiosos.

As células artificiais são baseadas em recipientes chamados vesículas, que são construídos a partir de lipídios. Eles são usados ​​por cientistas porque oferecem mais controle sobre os processos do que é possível com células biológicas ou naturais.

Pesquisadores do Imperial College London criaram uma série de pequenas vesículas que reagem à luz quebrando suas membranas, liberando os materiais dentro. Os pesquisadores então envolveram todas essas vesículas em uma vesícula maior que não reage à luz.

Isso criou um minirreator químico - um recipiente para as vesículas menores, de modo que seus conteúdos liberados possam reagir entre si em um espaço confinado. Seu método está publicado na revista Nature Communications .

A equipe também espera que, ao projetar as membranas das vesículas menores para reagir a diferentes comprimentos de onda de luz, eles podiam cronometrar com precisão a ordem e a duração de cada etapa da reação.

Imitando a função da célula

Professor Co-autor Oscar Ces, do Departamento de Química do Imperial, disse:"Nossos microrreatores confinados são uma etapa crucial para fazer células artificiais responsivas programadas para realizar certas reações na hora certa.

"A ciência das células artificiais está avançando rapidamente ao ponto em que podemos imitar as funções das células biológicas com alto controle e reprodutibilidade, pavimentando o caminho para terapias medicamentosas direcionadas e biossensores incorporados. "

Para fazer as vesículas menores reagirem à luz, a equipe projetou suas membranas. Quando a luz ultravioleta brilhou sobre eles, suas membranas lipídicas reagiram, criando buracos para o conteúdo escapar.

A equipe da Imperial tem trabalhado com vesículas de células artificiais para produzir um 'kit de ferramentas' de estruturas e funcionalidades úteis. Isso inclui avanços recentes no acoplamento de células biológicas e artificiais e na colagem de células artificiais para formar 'tecidos'.

Aumentando a complexidade

Ph.D. em Química O aluno e primeiro autor do estudo, James Hindley, espera controlar reações cada vez mais complexas usando uma série de vesículas aninhadas que reagem a diferentes comprimentos de onda de luz.

Ele disse:"A capacidade de controlar o tempo e a localização das reações químicas torna essas vesículas aninhadas adequadas para aplicações catalíticas. Também serve como base para uma segunda geração de vesículas aninhadas que podem ser usadas para controlar reações em várias etapas, possibilitando a produção de moléculas complexas para uso em medicina e biotecnologia. "

Essas estruturas podem ser direcionadas por 'fototerapia' - onde um médico usa luz para acionar as vesículas no lugar certo de fora do corpo - ou, eventualmente, as vesículas podem até mesmo ser induzidas a iniciar reações ao sentir mudanças químicas dentro do corpo associadas a doenças.

Ciência imita arte

Ao procurar uma maneira de ilustrar seu trabalho, a equipe tropeçou em uma pintura de Wassily Kandinsky que parecia combinar perfeitamente. Coautor Dr. Yuval Elani, do Departamento de Química do Imperial, disse:"A obra de arte contém círculos em um arranjo aninhado também visto em nossas estruturas de vesícula. Estroboscópios coloridos que penetram através da vesícula de fora correspondem à irradiação UV usada para desencadear a liberação em nosso sistema.

"Traços pretos, riscando o interior menor, representam o material que é liberado das vesículas internas, ainda contido no microrreator de vesícula maior. À medida que construímos imitações celulares cada vez mais complexas, também podemos começar a imaginar esses traços como vias de comunicação entre diferentes 'organelas artificiais'. "