Американские исследователи создали неорганические структуры, имитирующие способность живых клеток поглощать, обрабатывать и выводить материал. Разработка может быть использована для очистки воды, борьбы с бактериями и доставки лекарств. Статья опубликована в журнале Nature, — сообщает InScience.
Живые клетки способны поглощать вещества из окружающей среда. Когда этот процесс идет против градиента концентрации, для него требуется энергия. Такой механизм переноса называется активным транспортом. На протяжении десятилетий ученые трудились над созданием искусственных клеток, которые могли бы воспроизвести функции живых. Однако, сложные процессы, такие как активный транспорт, имитировать, пока не удавалось.
Ученые из Нью-Йоркского и Чикагского университетов представили полностью синтетические искусственные клетки, которые могут воспроизводить активный транспорт живых клеток, улавливая, храня и концентрируя молекулы. Искусственные клетки состоят из сферической мембраны из искусственного полимера, а микроскопические наноканалы на поверхности сферы имитируют белковые каналы клеток. Для активного транспорта необходима энергия — в живых клетках это молекула АТФ, синтезируемая в митохондриях. В искусственные клетки ученые добавили химически активный компонент, который при активации светом действовал как насос и втягивал вещества внутрь мембраны.
Ведущий автор исследования Стефано Саканна комментирует:
Наша концепция позволяет искусственным имитаторам клеток работать автономно и переносить через мембрану вещества с помощью активного транспорта. В основе конструкции клеточной структуры лежит синергия активного элемента, который дает энергию, и физического ограничения клеточной мембраны.
В одном из экспериментов искусственные клетки поглощали примеси из окружающей их воды. Этот подход можно применять для очистки воды от микроскопических загрязнителей. В другом эксперименте искусственные клетки поглощали бактерий E. сoli, демонстрируя, что их можно использовать и для борьбы с бактериями в организме. Кроме того, искусственные клетки могут доставлять лекарства и высвобождать вещество при активации.
