Pesquisadores da Universidade de Bristol montaram com sucesso células artificiais alimentadas por enzimas que podem flutuar ou afundar dependendo de sua atividade química interna. O trabalho fornece uma nova abordagem para projetar propriedades complexas semelhantes à vida em materiais não vivos.

Os microrganismos desenvolveram um alto grau de controle sobre sua locomoção usando mecanismos de motilidade que, em sua forma mais simples, incluem deslizamento simples e flutuabilidade de bolha de gás.

Copiar esses processos em entidades semelhantes a células artificiais (protocélulas) continua sendo um desafio considerável e coloca uma séria restrição no projeto de protocélulas sintéticas capazes de operações logísticas envolvendo o transporte direcionado de moléculas de drogas e sensoriamento remoto de poluentes ambientais.

Em um novo estudo publicado hoje na revista Química da Natureza , Professor Stephen Mann da Escola de Química da Universidade de Bristol, juntamente com os colegas Pavan Kumar e Avinash Patil, no Centro de Pesquisa de Protolife de Bristol, enfrentaram esse desafio projetando um novo tipo de protocélula modelo com base na automontagem de DNA e argila.

Dois tipos diferentes de enzimas - catalase e glicose oxidase - são aprisionados dentro das protocélulas e usados ​​como motores químicos para ligar ou desligar, respectivamente, a formação de bolhas de oxigênio.

As bolhas de gás geradas pela catalase ficam presas dentro das protocélulas, de modo que as microcápsulas flutuam e viajam para cima na coluna de água. Eles então descem de volta à sua localização inicial usando o oxigênio como combustível para a glicose oxidase.

Como consequência, as protocélulas oscilam para cima e para baixo na coluna d'água. Os pesquisadores usam essa motilidade programável para a auto-classificação de comunidades de protocélulas mistas, para a flutuação de objetos macroscópicos e para acessar e processar ambientes químicos remotos.

O professor Mann disse:"Este trabalho pode abrir um novo horizonte na pesquisa de protocélulas, onde o movimento e as operações semelhantes às células podem ser acoplados a distâncias relativamente longas.

"Por exemplo, o movimento oscilatório das protocélulas flutuantes pode ser usado para transferir as protocélulas móveis para dentro e para fora de zonas claras ou escuras na coluna de água para estabelecer uma forma rudimentar de comportamento fototrófico.

"Embora a pesquisa esteja em um estágio inicial, nossa visão geral é desenvolver novas tecnologias protobiológicas para o desenvolvimento de sistemas funcionais em microescala com propriedades semelhantes à vida. "