Синтетические (искусственно произведенные) клетки могут имитировать определенные функции биологических клеток. Эти синтетические клетки могут открыть новые медицинские возможности в будущем. В лабораториях такие ячейки уже могут помогать в химических процессах в миниатюрном масштабе в качестве "мини-реакторов". Ученые из Института исследований полимеров имени Макса Планка в настоящее время разработали метод контроля хода этих химических процессов с помощью света. Их работа опубликована в международном издании Angewandte Chemie.

Процессы, происходящие в биологических клетках, сложны: химические реакции способствуют, например, выработке определенных веществ, необходимых организму — будь то для обеспечения энергией или для защиты от болезней. С этой целью биологические клетки регулируют через свою клеточную мембрану, какие вещества поглощаются клеткой, а какие снова выводятся из организма.

Искусственно созданные клетки размером примерно 20-50 миллионных долей метра (20-50 мкм) уже способны воспроизводить такие функции в лаборатории. Активный компонент упакован в оболочку из полимеров, "отсек", который обеспечивает, например, ферментативную реакцию.

"Биологическая клетка может умереть — с помощью искусственных клеток мы можем построить миниатюрные реакторы, которые можно использовать в течение гораздо более длительного периода времени", - объясняет Лукас Кайре да Сильва, который исследует эти клетки в отделе Катарины Ландфестер. "Однако проблема с этими мини-реакторами до сих пор заключалась в том, как контролировать транспортировку веществ в клетку. В общем, оболочки этих искусственных клеток трудно проницаемы".

Команда исследователей во главе с да Сильвой и Ландфестером теперь изменила это поведение: они разработали специальные светочувствительные молекулы, которые могут быть интегрированы в полимерные мембраны для образования каналов. В результате проницаемость оболочки увеличивается при облучении ультрафиолетовым светом. Если затем оболочку снова облучить видимым светом, этот процесс также можно обратить вспять.

"Мы можем использовать этот подход для точного контроля того, когда вещество попадает в отсек, что позволяет нам инициировать химическую реакцию в определенное время и в определенном месте", - говорит да Силва.

Ученые надеются, что в будущем они смогут использовать свои мини-реакторы для контроля реакций, которые на самом деле происходят в биологических клетках на микромасштабе, и увидят множество применений этой технологии, например, в медицине.