Una nueva investigación muestra que el tamaño de las células y las membranas pueden desempeñar un papel clave en la regulación de la distribución de moléculas dentro de las células. Este descubrimiento ofrece un nuevo método no convencional para manipular células artificiales a través de su tamaño y propiedades interfaciales, o sus límites, en lugar de modificar molecularmente su estructura química. Esto podría ayudar a múltiples industrias, desde la cosmética hasta la farmacéutica, que quieren evitar cambios inesperados en las propiedades de las células artificiales en sus productos, como cuando se crean nuevos medicamentos como las vacunas.

Las células artificiales pueden ser pequeños salvavidas, como la vacuna de ARNm de COVID-19. Estas maravillas diseñadas se pueden hacer para imitar las funciones de las células biológicas y realizar todo tipo de tareas, desde "enseñar" a nuestras propias células cómo responder a un virus, cultivar piel artificial para probar cosméticos o hacer conservantes de alimentos.

Sin embargo, crear y manipular estas células conlleva muchos desafíos. "En los últimos años, las células artificiales que contienen soluciones (o mezclas) de moléculas multicomponentes se han utilizado en productos cosméticos y farmacéuticos. Aunque dichas soluciones no se separaban en tubos de ensayo, a veces se separaban en células artificiales, lo que era problemático para las aplicaciones", explicó. Profesor asociado Miho Yanagisawa de la Escuela de Graduados en Artes y Ciencias de la Universidad de Tokio.

Esta separación, denominada separación de fases líquido-líquido (LLPS), se ha convertido en un mecanismo fundamental para regular la actividad biológica en los organismos vivos. Sin embargo, el tipo de biomoléculas que se separan y las condiciones bajo las cuales esto ocurre aún no se conocen por completo. Esta última investigación publicada en ACS Materials Letters proporciona información muy necesaria.

"Convencionalmente, las condiciones de separación y el grado de separación se consideraban independientes del tamaño, siempre que el tamaño del recipiente fuera de aproximadamente 1 micrómetro o micrón (una milésima de milímetro) o más grande", dijo Yanagisawa. Sin embargo, un hallazgo sorprendente de esta investigación fue que cuanto más pequeña era la célula artificial, mayor era el grado en que se producía la separación.

La idea de un comportamiento dependiente del tamaño de las células se sugirió en 2012, pero los detalles de este fenómeno seguían sin estar claros. El equipo de la Universidad de Tokio realizó experimentos multiescala utilizando gotas de diferentes tamaños de dos polímeros (polietilenglicol (PEG) corto y dextrano largo) en mezclas contenidas dentro de una membrana lipídica para crear células artificiales de diferentes tamaños.

"A partir de tales experimentos, nos dimos cuenta de que la membrana detecta ligeras diferencias entre las moléculas y selecciona la molécula preferida, que es el origen del comportamiento dependiente del tamaño de la célula. Este fue el clímax principal del estudio", explicó Yanagisawa. "Creemos que este descubrimiento ofrece un nuevo método de manipulación de materiales a través del tamaño del espacio y las propiedades interfaciales de los contenedores de células artificiales. Esta idea es bastante diferente de las convencionales a través de la manipulación de estructuras moleculares".

Yanagisawa dice:"Hay principalmente dos direcciones para el siguiente paso:una es hacia la comprensión física y la formulación de los efectos del espacio del tamaño de la célula en los comportamientos moleculares; otra es hacia las aplicaciones farmacéuticas y cosméticas, usando células artificiales considerando el tamaño de la célula. efecto de tamaño". + Explora más

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