Des cellules artificielles qui libèrent des matériaux lorsqu'elles sont exposées à la lumière ont été intégrées dans une membrane durable, permettant de contrôler les réactions chimiques.

Ces structures pourraient être utilisées pour contrôler la synthèse de médicaments dans le corps à la demande, ainsi que fonctionner comme des microréacteurs qui peuvent simplifier la production de produits chimiques précieux.

Les cellules artificielles sont basées sur des conteneurs appelés vésicules, qui sont construits à partir de lipides. Ils sont utilisés par les scientifiques car ils offrent plus de contrôle sur les processus que ce qui est possible avec des cellules biologiques ou naturelles.

Des chercheurs de l'Imperial College de Londres ont créé une série de petites vésicules qui réagissent à la lumière en brisant leurs membranes, libérant les matériaux à l'intérieur. Les chercheurs ont ensuite enfermé toutes ces vésicules dans une plus grande vésicule qui ne réagit pas à la lumière.

Cela a créé un mini réacteur chimique - un conteneur pour les plus petites vésicules afin que leur contenu libéré puisse réagir les uns avec les autres dans un espace confiné. Leur méthode est publiée dans la revue Communication Nature .

L'équipe espère également qu'en fabriquant les membranes des plus petites vésicules pour réagir à différentes longueurs d'onde de la lumière, ils pourraient chronométrer avec précision l'ordre et la durée de chaque étape de réaction.

Imiter la fonction cellulaire

Co-auteur Professeur Oscar Ces, du Département de chimie de l'Impériale, a déclaré:"Nos microréacteurs confinés sont une étape cruciale dans la fabrication de cellules artificielles réactives programmées pour effectuer certaines réactions au bon moment.

"La science des cellules artificielles progresse rapidement au point où nous pouvons imiter les fonctions cellulaires biologiques avec un contrôle et une reproductibilité élevés, ouvrant la voie à des thérapies médicamenteuses ciblées et à des biocapteurs intégrés. »

Pour faire réagir les plus petites vésicules à la lumière, l'équipe a conçu leurs membranes. Lorsque la lumière ultraviolette a été braquée sur eux, leurs membranes lipidiques ont réagi, créant des trous pour que le contenu puisse s'échapper.

L'équipe d'Imperial a travaillé avec des vésicules cellulaires artificielles pour produire une « boîte à outils » de structures et de fonctionnalités utiles. Il s'agit notamment de progrès récents dans le couplage de cellules biologiques et artificielles et de collage de cellules artificielles pour former des « tissus ».

Complexité croissante

Doctorat en chimie L'étudiant et premier auteur de l'étude James Hindley espère contrôler des réactions de plus en plus complexes à l'aide d'une série de vésicules imbriquées qui réagissent à différentes longueurs d'onde de la lumière.

Il a déclaré:"La capacité de contrôler le moment et l'emplacement des réactions chimiques rendent ces vésicules imbriquées bien adaptées aux applications catalytiques. Cela sert également de base à une deuxième génération de vésicules imbriquées qui peuvent être utilisées pour contrôler des réactions en plusieurs étapes, permettant la production de molécules complexes à utiliser en médecine et en biotechnologie.

Ces structures pourraient être dirigées par « photothérapie » - où un médecin utilise la lumière pour déclencher les vésicules au bon endroit depuis l'extérieur du corps - ou éventuellement les vésicules pourraient même être induites à commencer des réactions en détectant des changements chimiques dans le corps associés à la maladie.

La science imite l'art

Lorsqu'ils cherchent un moyen d'illustrer leur travail, l'équipe est tombée sur un tableau de Wassily Kandinsky qui semblait parfaitement correspondre. Co-auteur Dr Yuval Elani, du Département de chimie de l'Impériale, a déclaré:"L'œuvre contient des cercles dans un arrangement emboîté également vu dans nos structures de vésicules. Les stroboscopes colorés pénétrant à travers la vésicule de l'extérieur correspondent à l'irradiation UV utilisée pour déclencher la libération dans notre système.

" Tirets noirs, striant à travers le plus petit intérieur, représentent la matière qui est libérée des vésicules internes, encore contenue dans le plus grand microréacteur à vésicules. Alors que nous construisons des imitateurs cellulaires de plus en plus complexes, nous pouvons également commencer à envisager ces tirets comme des voies de communication entre différents « organites artificiels ».