Les cellules synthétiques (produites artificiellement) peuvent imiter certaines fonctions des cellules biologiques. Ces cellules synthétiques pourraient ouvrir de nouvelles perspectives médicales dans le futur. Dans les laboratoires, de telles cellules peuvent déjà aider à des processus chimiques à une échelle miniature en tant que "mini-réacteurs". Les scientifiques de l'Institut Max Planck pour la recherche sur les polymères ont maintenant développé une méthode pour contrôler le cours de ces processus chimiques à l'aide de la lumière. Leurs travaux sont publiés dans Angewandte Chemie International Edition .

Les processus qui se déroulent dans les cellules biologiques sont complexes :les réactions chimiques contribuent, par exemple, à la production de certaines substances nécessaires à l'organisme, que ce soit pour fournir de l'énergie ou pour se défendre contre les maladies. À cette fin, les cellules biologiques régulent via leur membrane cellulaire quelles substances sont absorbées par la cellule et lesquelles sont à nouveau excrétées.

Des cellules produites artificiellement d'une taille d'environ 20 à 50 millionièmes de mètre (20 à 50 µm) sont déjà capables de reproduire de telles fonctions en laboratoire. Un composant actif est conditionné dans une coque en polymères, le "compartiment", qui permet par exemple une réaction enzymatique.

"Une cellule biologique peut mourir - avec des cellules artificielles, nous pouvons construire des réacteurs miniatures qui peuvent être utilisés sur une période de temps beaucoup plus longue", explique Lucas Caire da Silva, qui étudie ces cellules dans le département de Katharina Landfester. "Cependant, le problème avec ces mini-réacteurs jusqu'à présent a été de savoir comment contrôler le transport des substances dans la cellule. En général, les coquilles de ces cellules artificielles sont difficiles à imprégner."

L'équipe de chercheurs dirigée par da Silva et Landfester a maintenant changé ce comportement :ils ont conçu des molécules spéciales sensibles à la lumière, qui peuvent être intégrées dans les membranes polymères pour produire des canaux. En conséquence, la perméabilité de la coque augmente lorsqu'elle est irradiée par la lumière UV. Si la coquille est ensuite à nouveau irradiée avec de la lumière visible, ce processus peut également être inversé.

"Nous pouvons utiliser cette approche pour contrôler avec précision le moment où une substance pénètre dans le compartiment, ce qui nous permet de déclencher une réaction chimique à un moment et à un endroit précis", explique da Silva.

The scientists hope that in future they will be able to use their mini-reactors to control reactions that actually take place in biological cells on a microscale and see many applications for this technology, for example in medicine.