Las células artificiales que liberan materiales cuando se exponen a la luz se han incrustado en una membrana duradera, permitiendo controlar las reacciones químicas.

Estas estructuras podrían usarse para controlar la síntesis de drogas en el cuerpo a pedido, además de funcionar como microrreactores que pueden simplificar la producción de sustancias químicas valiosas.

Las células artificiales se basan en contenedores llamados vesículas, que se construyen a partir de lípidos. Los utilizan los científicos porque ofrecen más control sobre los procesos del que es posible con las células biológicas o naturales.

Investigadores del Imperial College de Londres crearon una serie de pequeñas vesículas que reaccionan a la luz rompiendo sus membranas. soltando los materiales del interior. Luego, los investigadores encerraron todas estas vesículas en una vesícula más grande que no reacciona a la luz.

Esto creó un mini reactor químico, un contenedor para las vesículas más pequeñas para que sus contenidos liberados puedan reaccionar entre sí en un espacio confinado. Su método se publica en la revista Comunicaciones de la naturaleza .

El equipo también espera que al diseñar las membranas de las vesículas más pequeñas para que reaccionen a diferentes longitudes de onda de luz, podían cronometrar con precisión el orden y la duración de cada paso de reacción.

Imitando la función celular

Coautor Profesor Oscar Ces, del Departamento de Química de Imperial, dijo:“Nuestros microrreactores confinados son un paso crucial en la producción de células artificiales sensibles programadas para llevar a cabo ciertas reacciones en el momento justo.

"La ciencia de las células artificiales está avanzando rápidamente hasta el punto en que podemos imitar las funciones biológicas de las células con un alto control y reproducibilidad". allanando el camino para terapias con medicamentos dirigidos y biosensores integrados ".

Para hacer que las vesículas más pequeñas reaccionen a la luz, el equipo diseñó sus membranas. Cuando les iluminaba con luz ultravioleta, sus membranas lipídicas reaccionaron, creando agujeros para que el contenido escape.

El equipo de Imperial ha estado trabajando con vesículas de células artificiales para producir un "conjunto de herramientas" de estructuras y funcionalidades útiles. Estos incluyen avances recientes en el acoplamiento de células biológicas y artificiales y unir células artificiales para formar 'tejidos'.

Complejidad creciente

Doctorado en Química El estudiante y primer autor del estudio James Hindley espera controlar reacciones cada vez más complejas utilizando una serie de vesículas anidadas que reaccionan a diferentes longitudes de onda de luz.

Dijo:"La capacidad de controlar el momento y la ubicación de las reacciones químicas hace que estas vesículas anidadas sean muy adecuadas para aplicaciones catalíticas. También sirve como base para una segunda generación de vesículas anidadas que se pueden utilizar para controlar reacciones de varios pasos, que permite la producción de moléculas complejas para su uso en medicina y biotecnología ".

Estas estructuras podrían ser dirigidas por 'fototerapia', donde un médico usa luz para activar las vesículas en el lugar correcto desde el exterior del cuerpo, o eventualmente se podría inducir a las vesículas a comenzar reacciones al detectar cambios químicos dentro del cuerpo asociados con la enfermedad.

La ciencia imita al arte

Al buscar una forma de ilustrar su trabajo, el equipo tropezó con una pintura de Wassily Kandinsky que parecía encajar perfectamente. Coautor Dr. Yuval Elani, del Departamento de Química de Imperial, dijo:"La obra de arte contiene círculos en una disposición anidada que también se ve en nuestras estructuras de vesículas. Las luces estroboscópicas de colores que penetran a través de la vesícula desde el exterior corresponden a la irradiación UV utilizada para desencadenar la liberación en nuestro sistema.

"Guiones negros, atravesando el interior más pequeño, representan el material que se libera de las vesículas internas, aún contenida en el microrreactor de vesículas más grande. A medida que construimos imitaciones celulares cada vez más complejas, también podemos empezar a considerar estos guiones como vías de comunicación entre diferentes 'orgánulos artificiales' ".