A reação bioPISA de HPMA iniciada por mPEG-Br para produzir copolímeros em bloco anfifílicos. a, Esquema do processo bioPISA que produz diversas estruturas automontadas em soluções aquosas, utilizando bioATRP que então evolui para polimerização por radicais livres (FRP). b, Mecanismo de bioATRP mediado por Mb. c, Esquema de reação do bioPISA por extensão de cadeia de um macroiniciador PEG-BiB com HPMA em solução aquosa resultando no copolímero dibloco anfifílico mPEG-b-PHPMA. Crédito:Química da Natureza (2023). DOI:10.1038/s41557-023-01391-y Um estudo publicado na Nature Chemistry revela um salto notável na síntese de células artificiais usando materiais sintéticos, que foi alcançado por uma equipe internacional liderada pelo Dr. Andrea Belluati, Prof. Nico Bruns (ambos TU Darmstadt) e Dr.
Essas células, elaboradas por meio de um processo denominado automontagem induzida por polimerização biocatalítica (bioPISA), representam um avanço significativo no campo da biologia sintética.
As células artificiais são estruturas microscópicas que emulam as propriedades das células vivas. Eles representam microrreatores importantes para melhorar as reações químicas e para a engenharia de sistemas moleculares, atuam como hospedeiros de vias de biologia sintética e são ferramentas importantes para estudar a origem da vida.
A equipe desenvolveu uma síntese enzimática de microcápsulas poliméricas e as utilizou para encapsular o conteúdo solúvel (ou seja, o citosol) das células bacterianas, criando assim células artificiais com a capacidade de produzir uma variedade de proteínas em seu interior, incluindo uma proteína fluorescente, a a proteína estrutural actina para criar uma estrutura semelhante ao citoesqueleto e a enzima fosfatase alcalina para imitar o processo de biomineralização encontrado nos ossos humanos.
A expressão de proteínas não apenas imita uma das propriedades fundamentais das células vivas, mas também mostra o potencial destas células artificiais em diversas aplicações, desde a entrega de medicamentos até a engenharia de tecidos.
“Nosso estudo preenche uma lacuna crucial na biologia sintética, fundindo o mundo dos materiais sintéticos com processos enzimáticos para criar células artificiais complexas, assim como as células reais”, diz Belluati. "Isso abre novos horizontes na criação de imitadores de células que não são apenas estruturalmente semelhantes às células biológicas, mas também funcionalmente competentes."
Bruns acrescenta:"As polimerizações radicais enzimáticas são a chave para a criação dessas células artificiais. As enzimas sintetizam polímeros que se automontam durante a polimerização em cápsulas de polímero de tamanho nano e micro. Esta é uma maneira muito simples, mas eficiente, de preparar as células artificiais. Em trabalhos futuros, pretendemos utilizar proteínas expressas nas células artificiais para catalisar polimerizações adicionais, imitando assim o crescimento e a replicação das células naturais”.
Mais informações: Andrea Belluati et al, Síntese de células artificiais usando automontagem induzida por polimerização biocatalítica, Nature Chemistry (2023). DOI:10.1038/s41557-023-01391-y Informações do diário: Química da Natureza
