Pseudocélulas artificiales que tragan, procesan y expelen material

Utilizando materia inorgánica, unos científicos han desarrollado estructuras artificiales que son similares en algunos aspectos a las células. Estas pseudocélulas ingieren, procesan y expulsan material de forma autónoma, recreando una función esencial de las células vivas.

Este logro proporciona un modelo para crear pseudocélulas artificiales con aplicaciones potenciales que van desde la administración de fármacos con alta precisión hasta las investigaciones medioambientales.

Una función fundamental de las células vivas es su capacidad de recoger energía del entorno para bombear moléculas hacia dentro y hacia fuera de sus sistemas. Cuando se utiliza energía para mover estas moléculas desde zonas de menor concentración a zonas de mayor concentración, el proceso se denomina transporte activo. El transporte activo permite a las células tomar las moléculas necesarias, como la glucosa o los aminoácidos, almacenar energía y extraer los residuos.

Desde hace décadas, se busca crear células artificiales, es decir, estructuras microscópicas capaces de emular las características y el comportamiento de las células biológicas. Pero las pseudocélulas artificiales logradas hasta ahora suelen carecer de la capacidad de realizar procesos celulares complejos como el transporte activo.

El equipo de Stefano Sacanna, profesor de química en la Universidad de Nueva York en Estados Unidos, ha creado una nueva pseudocélula totalmente sintética, con el tamaño de un glóbulo rojo, que está un paso más cerca de replicar la función de las células vivas. Cuando se despliegan en mezclas de diferentes partículas, las nuevas pseudocélulas pueden realizar tareas de transporte activo, capturando, concentrando, almacenando y luego expulsando de forma autónoma cargamentos microscópicos. Estas pseudocélulas se fabrican con una cantidad modesta de ingredientes, entre los cuales no hay materiales de tipo biológico.

Imagen captada mediante microscopio en la que aparecen pseudocélulas que ingieren, retienen y expulsan partículas ajenas al medio por el que patrullan. (Foto: Sacanna Lab, NYU)

Los investigadores probaron las pseudocélulas en diferentes entornos. En un experimento, suspendieron pseudocélulas en agua, las activaron con luz y observaron que ingerían partículas o impurezas del agua que las rodeaba, lo que hace presagiar una posible aplicación práctica de esta tecnología para limpiar de agentes contaminantes microscópicos el agua.

En otro experimento, los científicos demostraron que las pseudocélulas pueden tragar bacterias E. coli, que pasan a estar apresadas dentro de la membrana. Esta capacidad podría ser la base para un nuevo método de lucha contra bacterias nocivas en el cuerpo humano.

Sacanna y sus colegas exponen los detalles técnicos de su avance en la revista académica Nature, bajo el título “Transmembrane transport in inorganic colloidal cell-mimics”. (Fuente: NCYT de Amazings)