Des cellules artificielles capables de produire de l'oxygène gazeux et de produire des signaux chimiques ont été préparées à l'aide d'une combinaison de catalyseurs synthétiques et biologiques grâce à une collaboration internationale entre l'Université de Bristol et l'Université de Padoue en Italie.

De la synthèse de médicaments à la génération de plastiques, les catalyseurs, substances qui accélèrent les réactions chimiques sans être consommées, sont l'épine dorsale de nombreux processus industriels.

Les catalyseurs se présentent sous de nombreuses formes telles que les nanoparticules inorganiques, liquides organiques et enzymes aqueuses, et peuvent être liés à des surfaces solides pour augmenter leurs performances.

Dans une nouvelle étude publiée dans la revue Communication Nature , une équipe de recherche internationale, dirigé par des chimistes de l'Université de Bristol, utilisé deux types différents de catalyseurs pour développer un nouveau type de cellule artificielle capable de décomposer le peroxyde d'hydrogène et de générer de l'oxygène.

L'équipe a utilisé un catalyseur inorganique à base de ruthénium sous la forme d'une enzyme synthétique (synzyme) en tant qu'agent structurant de la membrane pour générer de grandes quantités de bulles d'oxygène qu'ils ont ensuite exploitées pour construire des microcapsules flottantes entraînées par synzyme.

En outre, l'enzyme naturelle peroxydase de raifort a été capturée à l'intérieur des protocellules de sorte que les catalyseurs synthétiques et biologiques entrent en compétition pour le peroxyde d'hydrogène présent dans la solution.

L'équipe a utilisé l'agencement antagoniste des deux catalyseurs pour mettre en œuvre une voie de signalisation chimique rudimentaire entre les membres d'une communauté de protocellules artificielles dispersées dans une solution ou piégées dans de petites gouttelettes.

Professeur Marcella Bonchio, de l'Université de Padoue, a déclaré : «                                                                                                                      , il semble possible que les communautés de protocellules synzymes puissent constituer une étape vers des réseaux métaboliques synthétiques basés sur des stimuli activés par la lumière. »

Le professeur Stephen Mann de l'École de chimie de l'Université de Bristol, a ajouté :"Nos résultats mettent en évidence un nouveau type de micro-compartiment catalytique à activité multifonctionnelle et constituent une étape vers le développement de réseaux de réaction protocellulaires."