Investigadores de la Universidad de Bristol han ensamblado con éxito células artificiales impulsadas por enzimas que pueden flotar o hundirse dependiendo de su actividad química interna. El trabajo proporciona un nuevo enfoque para diseñar propiedades complejas similares a la vida en materiales no vivos.

Los microorganismos han desarrollado un alto grado de control sobre su locomoción utilizando mecanismos de motilidad que en su forma más simple incluyen deslizamiento simple y flotabilidad de burbujas de gas.

Copiar estos procesos en entidades similares a células artificiales (protocélulas) sigue siendo un desafío considerable y impone una seria limitación al diseño de protocélulas sintéticas capaces de realizar operaciones logísticas que implican el transporte dirigido de moléculas de fármacos y la detección remota de contaminantes ambientales.

En un nuevo estudio publicado hoy en la revista Química de la naturaleza , El profesor Stephen Mann de la Facultad de Química de la Universidad de Bristol, junto con sus colegas Pavan Kumar y Avinash Patil en el Centro de Bristol para la Investigación de Protolife han abordado este desafío diseñando un nuevo tipo de modelo de protocelda basado en el autoensamblaje de ADN y arcilla.

Dos tipos diferentes de enzimas, catalasa y glucosa oxidasa, están atrapadas dentro de las protocélulas y se utilizan como motores químicos para encender o apagar. respectivamente, la formación de burbujas de oxígeno.

Las burbujas de gas generadas por catalasa quedan atrapadas dentro de las protocélulas, de modo que las microcápsulas flotan y viajan hacia arriba en la columna de agua. Luego descienden de nuevo a su ubicación inicial utilizando el oxígeno como combustible para la glucosa oxidasa.

Como consecuencia, las protocélulas oscilan hacia arriba y hacia abajo en la columna de agua. Los investigadores utilizan esta motilidad programable para la autoclasificación de comunidades de protoceldas mixtas, para la flotación de objetos macroscópicos y para acceder y procesar entornos químicos remotos.

El profesor Mann dijo:"Este trabajo podría abrir un nuevo horizonte en la investigación de protocélulas donde el movimiento y las operaciones similares a las de las células se pueden acoplar a distancias relativamente largas.

"Por ejemplo, El movimiento oscilatorio de las protocélulas flotantes podría usarse para transferir las protocélulas móviles dentro y fuera de las zonas claras u oscuras en la columna de agua para establecer una forma rudimentaria de comportamiento fototrófico.

"Aunque la investigación se encuentra en una etapa inicial, nuestra visión general es desarrollar nuevas tecnologías protobiológicas para el desarrollo de sistemas funcionales a microescala con propiedades reales ".