Wysiłki naukowców z New York University i University of Chicago doprowadziły do powstania sztucznych struktur przypominających komórki. Są one w stanie pochłaniać, przetwarzać i wypychać materię, co upodabnia je do żywych komórek.
Autorzy tego projektu opisali swoje dokonania na łamach Nature, opisując kulisy, w jakich powstały sztuczne komórki, które w przyszłości mogłyby doprowadzić do szeregu udogodnień, między innymi w zakresie dostarczania leków do organizmu.
Czytaj też: Sztuczna inteligencja pomoże w hodowli bydła
Nasza koncepcja projektowa pozwala tym sztucznym naśladowcom komórek na autonomiczne działanie i wykonywanie poleceń związanych z transportem, które do tej pory były zarezerwowane dla żywych komórek. Sercem projektu struktur komórkopodobnych jest synergia pomiędzy aktywnym elementem, który zasila je od wewnątrz, a fizycznymi ograniczeniami narzuconymi przez ściany komórkowe, co umożliwia im wchłanianie, przetwarzanie i wydalanie ciał obcych.
Stefano Sacanna, New York University
Kluczowy wydaje się w tym przypadku fakt, że podstawową funkcją prawdziwych komórek jest ich zdolność do pozyskiwania energii za sprawą przemieszczania cząsteczek. Energia może być wykorzystywana do ich przesuwania z obszarów o niższym stężeniu do obszarów o wyższym stężeniu, co określa się mianem transportu aktywnego. Umożliwia on pobieranie glukozy czy aminokwasów oraz magazynowanie energii i usuwanie odpadów.
Sztuczne komórki mogłyby zostać użyte do oczyszczania wody czy dostarczania leków
Korzystając z polimeru naukowcy stworzyli kulistą membranę o rozmiarach czerwonej krwinki, Następnie „wywiercili” w niej mikroskopijny otwór, dzięki czemu powstał kanał, przez który może się dostawać i wydostawać materia. Problem polegał na tym, że nadal potrzeba było mechanizmu, który dostarczałby energii potrzebnej do aktywnego transportu. Pomógł w tym reaktywny chemicznie składnik – ten, w odpowiedzi na obecność światła, może działać niczym pompa. Kiedy ta nie jest aktywna, ładunek pozostaje wewnątrz komórki, natomiast aktywacja pompy powoduje jego wypchnięcie.
Czytaj też: Syntetyczne komórki przechowujące wspomnienia? Naukowcy wykonali krok w do stworzenia sztucznego mózgu
Autorzy badania przeprowadzili szereg eksperymentów mających na celu sprawdzenie, jak sztuczne komórki poradzą sobie w różnych warunkach. Umieszczone w wodzie były one w stanie pochłaniać zanieczyszczenia, co przywodzi na myśl jedno z potencjalnych zastosowań: usuwanie zanieczyszczeń z wody. Ale sposobów na ich wykorzystanie jest więcej, ponieważ naukowcy mówią też o użyciu sztucznych komórek do walki z bakteriami czy dostarczania leków.
