Des chercheurs de l'Université de Bristol ont conçu une communauté de gouttelettes artificielles ressemblant à des cellules qui présentent collectivement une forme simple de comportement de phagocytose. Le travail fournit une nouvelle approche pour concevoir des propriétés complexes de nature réaliste dans des matériaux non vivants.

Les chimistes ont réalisé une avancée majeure dans la construction de communautés synthétiques de cellules artificielles capables d'imiter la phagocytose, un processus biologique complexe observé dans les cellules vivantes qui permet l'ingestion de matières étrangères par certains types de cellules. L'oeuvre, Publié dans Matériaux naturels , a des applications potentielles allant de la microfluidique à la délivrance d'enzymes pour des réactions spatialement contrôlées ou pour l'élimination de polluants dangereux.

Dans le nouveau travail, les chercheurs dirigés par le professeur Stephen Mann et leurs collègues Dr Mei Li, Dr Laura Rodriquez-Arco de la Bristol's School of Chemistry et du Bristol Centre for Protolife Research, ont conçu une communauté de protocellules constituée d'un mélange de deux types différents de micro-gouttelettes aqueuses recouvertes de nanoparticules qui présentent collectivement une forme simple de phagocytose artificielle. Les gouttelettes sont soit petites et entourées d'une membrane de silice réticulée semi-perméable (colloïdosomes), ou grand et entouré d'une enveloppe d'oxyde de fer poreux non réticulé (gouttelettes d'émulsion magnétique). Lorsque les deux types de protocellules sont mélangés dans de l'huile, ils subissent des collisions mais n'interagissent pas. Cependant, si un acide gras est ajouté à l'huile, les gouttelettes d'émulsion magnétique développent une ouverture dans leur enveloppe d'oxyde de fer à travers laquelle les plus petits colloïdosomes sont ingérés lorsque les protocellules entrent en contact. Par conséquent, les colloïdosomes sont capturés et restent piégés dans l'intérieur rempli d'eau des plus grandes protocellules.

En utilisant ce processus d'engloutissement spontané, les enzymes piégées dans les colloïdosomes peuvent être transférées dans les gouttelettes d'émulsion magnétique pour déclencher des réactions chimiques spécifiques même si les enzymes restent situées dans les colloïdosomes ingérés. Alternativement, en utilisant des colloïdosomes non réticulés, des enzymes et d'autres charges utiles telles que des billes de polymère peuvent être libérées dans les plus grosses gouttelettes d'émulsion après phagocytose par désassemblage spontané de la membrane de nanoparticules de silice.

Le professeur Stephen Mann a déclaré :« Notre objectif à long terme est de s'appuyer sur ces derniers travaux en développant un portefeuille de comportements de protocellules qui imitent des propriétés complexes de la vie allant de la phagocytose artificielle, prédation et communication chimique avec des applications qui peuvent être utilisées pour nettoyer les polluants, stocker et libérer les médicaments, surveiller les réactions chimiques, et servent de modèles à l'origine de la vie."