Les chercheurs ont utilisé des lasers pour se connecter, arranger et fusionner des cellules artificielles, ouvrant la voie à des réseaux de cellules artificielles qui agissent comme des tissus.

L'équipe dit qu'en modifiant les membranes cellulaires artificielles, elles peuvent désormais amener les cellules à coller les unes aux autres comme des « briques collantes », ce qui leur permet d'être arrangées dans de toutes nouvelles structures.

Les cellules biologiques peuvent remplir des fonctions complexes, mais sont difficiles à concevoir de manière contrôlable.

Cellules artificielles, cependant, peuvent en principe être fabriqués sur commande. Maintenant, des chercheurs de l'Imperial College de Londres et de l'Université de Loughborough ont démontré un nouveau niveau de complexité avec les cellules artificielles en les organisant en structures tissulaires de base avec différents types de connectivité.

Ces structures pourraient être utilisées pour exécuter des fonctions telles que l'initiation de réactions chimiques ou le déplacement de produits chimiques autour de réseaux de cellules artificielles et biologiques. Cela pourrait être utile pour effectuer des réactions chimiques dans des volumes ultra-petits, en étudiant les mécanismes par lesquels les cellules communiquent entre elles, et dans le développement d'une nouvelle génération de biomatériaux intelligents.

Les cellules sont les unités de base de la biologie, qui sont capables de travailler ensemble en tant que collectif lorsqu'ils sont organisés en tissus. Pour ce faire, les cellules doivent être connectées et être capables d'échanger des matériaux entre elles. L'équipe a pu relier des cellules artificielles à une gamme de nouvelles architectures, dont les résultats sont publiés aujourd'hui dans Communication Nature .

Les cellules artificielles ont une couche semblable à une membrane comme coquille, que les chercheurs ont conçu pour « coller » les uns aux autres. Afin de rapprocher suffisamment les cellules, l'équipe a d'abord dû manipuler les cellules avec des « pinces optiques » qui agissent comme des mini « faisceaux tracteurs » en faisant glisser et déposer les cellules dans n'importe quelle position. Une fois connectées de cette manière, les cellules peuvent être déplacées en une seule unité.

Chercheur principal Dr Yuval Elani, un chercheur EPSRC du département de chimie de l'Impériale, a déclaré:"Les membranes cellulaires artificielles rebondissent généralement les unes sur les autres comme des balles en caoutchouc. En modifiant la biophysique des membranes dans nos cellules, nous les avons fait coller les uns aux autres comme des briques d'épines.

"Avec ça, nous avons pu former des réseaux de cellules connectées par des « biojonctions ». En réinsérant des composants biologiques tels que des protéines dans la membrane, nous pourrions faire en sorte que les cellules communiquent et échangent du matériel entre elles. Cela imite ce qui est vu dans la nature, c'est donc un grand pas en avant dans la création de tissus cellulaires artificiels de type biologique."

L'équipe a également pu concevoir une «attache» entre deux cellules. Ici les membranes ne sont pas collées ensemble, mais une vrille de matériau membranaire les relie afin qu'ils puissent être déplacés ensemble.

Une fois qu'ils eurent perfectionné le processus de collage des cellules, l'équipe a pu construire des arrangements plus complexes. Il s'agit notamment de lignées de cellules, Formes 2D comme des carrés, et des formes 3D comme des pyramides. Une fois les cellules collées ensemble, ils peuvent être réarrangés, et également tiré par le faisceau laser en tant qu'ensemble.

Finalement, l'équipe a également pu connecter deux cellules, puis les faire fusionner dans une cellule plus grande. Ceci a été réalisé en revêtant les membranes de nanoparticules d'or. Lorsque le faisceau laser au cœur de la technologie « pince optique » s'est concentré à la jonction entre les deux cellules, les nanoparticules ont résonné, briser les membranes à ce moment-là. La membrane se reforme alors dans son ensemble.

La fusion des cellules de cette manière a permis à tous les produits chimiques qu'elles transportaient de se mélanger dans le nouveau, cellule plus grande, déclencher des réactions chimiques. Cela peut être utile, par exemple, pour délivrer des matériaux tels que des médicaments dans les cellules, et en changeant la composition des cellules en temps réel, leur faire adopter de nouvelles fonctions.

Professeur Oscar Ces, également du département de chimie de l'Impériale, a déclaré : « La connexion de cellules artificielles est une technologie précieuse dans la boîte à outils plus large que nous assemblons pour créer ces systèmes biologiques à l'aide d'approches ascendantes. avec un contrôle précis sur le type d'architecture que nous créons."

La recherche est l'un des premiers résultats de FABRICELL, un centre de recherche virtuel dirigé par l'Imperial et le Kings College de Londres qui rassemble des groupes de recherche de premier plan travaillant dans le domaine de la science des cellules artificielles à Londres. Il se compose d'une série de laboratoires à travers Imperial et Kings, ainsi que des opportunités formelles et informelles d'éducation et de recherche.