Investigadores de la Universidad de Bristol han diseñado una comunidad de gotitas similares a células artificiales que muestran colectivamente una forma simple de comportamiento de fagocitosis. El trabajo proporciona un nuevo enfoque para diseñar propiedades complejas similares a la vida en materiales no vivos.

Los químicos han logrado un gran avance en la construcción de comunidades sintéticas de células artificiales capaces de imitar la fagocitosis, un proceso biológico complejo que se observa en las células vivas y que permite la ingestión de material extraño por parte de ciertos tipos de células. La obra, publicado en Materiales de la naturaleza , tiene aplicaciones potenciales que van desde la microfluídica hasta el suministro de enzimas para reacciones controladas espacialmente o para la eliminación de contaminantes peligrosos.

En el nuevo trabajo los investigadores dirigidos por el profesor Stephen Mann junto con sus colegas, el Dr. Mei Li, Dra. Laura Rodríguez-Arco de la Escuela de Química de Bristol y del Centro de Investigación de Protolife de Bristol, diseñó una comunidad de protoceldas que consiste en una mezcla de dos tipos diferentes de microgotas acuosas recubiertas de nanopartículas que exhiben colectivamente una forma simple de fagocitosis artificial. Las gotas son pequeñas y están rodeadas por una membrana de sílice reticulada semipermeable (coloidosomas), o grandes y encerrados por una cubierta porosa de óxido de hierro no reticulado (gotitas de emulsión magnética). Cuando los dos tipos de protocélulas se mezclan en aceite, sufren colisiones pero no interactúan. Sin embargo, si se añade un ácido graso al aceite, las gotitas de emulsión magnética desarrollan una abertura en su capa de óxido de hierro a través de la cual se ingieren los coloidosomas más pequeños cuando las protocélulas entran en contacto. Como resultado, los coloidosomas son capturados y quedan atrapados dentro del interior lleno de agua de las protoceldas más grandes.

Usando este proceso de engullimiento espontáneo, las enzimas atrapadas dentro de los coloidosomas pueden transferirse a las gotitas de emulsión magnética para desencadenar reacciones químicas específicas aunque las enzimas permanezcan ubicadas dentro de los coloidosomas ingeridos. Alternativamente, mediante el uso de coloidosomas no reticulados, Las enzimas y otras cargas útiles, como las perlas de polímero, pueden liberarse en las gotas de emulsión más grandes después de la fagocitosis mediante el desmontaje espontáneo de la membrana de nanopartículas de sílice.

El profesor Stephen Mann dijo:"Nuestro objetivo a largo plazo es aprovechar este último trabajo mediante el desarrollo de una cartera de comportamientos de protoceldas que imitan propiedades complejas similares a la vida que van desde la fagocitosis artificial, depredación y comunicación química con aplicaciones que se pueden utilizar para limpiar contaminantes, almacenar y liberar medicamentos, monitorear reacciones químicas, y servir de modelo para el origen de la vida ".