Hybridné umelé prírodné bunky spájajú to najlepšie z oboch svetov

Anonim

Hybridné umelé prírodné bunky spájajú to najlepšie z oboch svetov

biológie

Michael Irving

15. marca 2018

Výtvarný dojem z biologickej bunky (hnedej) zapuzdrenej v umelom článku (zelená) (Credit: Imperial College London)

Čím viac skúmame prírodné biologické bunky, tým viac sa dozvieme, ako ich ovládať alebo vytvárať umelé verzie. Tieto nezávislé študijné cesty majú obrovský potenciál, ale aj ich obmedzenia. Výskumníci z Imperial College v Londýne vypracovali spôsob, ako si požičiavať silné stránky každého z nich, spájajúc živé a neživé bunky a vytvárajú drobné chemické továrne, ktoré by mohli jedného dňa pomôcť im.

V minulosti pracoval vedci balík bielkovín a enzýmov v umelých črevách na lepšie liečenie chorôb ako je rakovina alebo diabetes. Namiesto použitia niektorých prirodzených častí, štúdia Imperiálnej akadémie namiesto toho zabalila celé biologické bunky do umelých.

"Biologické bunky môžu vykonávať extrémne zložité funkcie, ale je ťažké ich kontrolovať, keď sa snažíte využiť jeden aspekt, " hovorí Oscar Ces, vedúci výskumník v projekte. "Umelé bunky je možné naprogramovať ľahšie, ale ešte nemôžeme stavať na veľa komplikovanosti.Náš nový systém pretína medzeru medzi týmito dvoma prístupmi tým, že spája celé biologické bunky s umelými, takže strojové zariadenia oboch koncertov pracujú na produkcii toho, čo sme potrebujú. "

Aby sa spárovali prírodné a umelé bunky, tím používal mikrofluidný proces, ktorý veľmi presne vedie kvapaliny prostredníctvom malých kanálov. Kvapalný roztok obsahujúci biologické bunky bol opatrne čerpaný do olejovej trubice, ktorá núti kvapalinu do kvapôčok obklopených lipidovou škrupinou. Potom sa kvapôčky obsahujúce bunky kvapkajú do komory, kde olej pláva na hladinu vody. Ich váha ich vtiahla do vodného roztoku a utesnila ich do dvojvrstvovej bubliny, ktorá by potom mohla byť zabalená do umelého bunkového múru.

Konečným výsledkom sú hybridné bunky, tvorené umelou škrupinou obsahujúcou prirodzenú bunku a enzýmy. Ak chcete otestovať, či živé a neživé poloviny bunky pracovali spoločne, tím navrhol experiment, v ktorom by sa obe časti spojili s cieľom vytvoriť fluorescenčnú chemikáliu. Samozrejme, zdravá žiara naznačila, že všetko funguje.

Tím tiež otestoval trvanlivosť buniek tým, že ich umiestnil do roztoku bohatého na meď. Táto zmes normálne zabíja biologické bunky, ale tím zistil, že hybridné bunky stále fluoreskujú, čo naznačuje, že tvrdé vonkajšie plášte chránili prirodzené vnútornosti. Táto funkcia by mohla byť užitočná in vivo, kde imunitný systém pacienta môže napadnúť cudzie bunky používané pri liečbe.

Vedci tvrdia, že táto technika môže mať rad aplikácií na cielené dodávanie liekov, snímačov alebo dokonca vytváranie bunkových "batérií ", ktoré prebiehajú v procese fotosyntézy. S ďalšou štúdiou by umelé puzdro mohlo fungovať skôr ako skutočná vec, a tak otvoriť svoj obal na požiadanie, aby uvoľnil svoje užitočné zaťaženie.

"Systém, ktorý sme navrhli, je kontrolovateľný a prispôsobiteľný, " hovorí Yuval Elani, prvý autor štúdie. "Môžete vytvoriť rôzne veľkosti umelých buniek reprodukovateľným spôsobom a existuje potenciál pridať do všetkých druhov bunkových strojov, ako sú chloroplasty na vykonávanie fotosyntézy alebo mikróbov, ktoré fungujú ako senzory." "

Výskum bol publikovaný v časopise Scientific Reports .

Zdroj: Imperial College London

Výtvarný dojem z biologickej bunky (hnedej) zapuzdrenej v umelom článku (zelená) (Credit: Imperial College London)