CÉLULAS ARTIFICIALES QUE CAPTURAN, PROCESAN Y DESECHAN MATERIAL AL IGUAL QUE LAS VIVAS

 En Estados Unido se han desarrollado, a partir de materia inorgánica, estructuras similares a células artificiales capaces de realizar una función esencial de las células vivas. Estas "células" ingieren, procesan y expulsan material de forma autónomo. Esta información ha sido publicada en la revista Nature y propone un plan para crear imitadores de células, con posibles aplicaciones que van desde la administración de fármacos hasta la ciencia ambiental. 

Para las células vivas es fundamental su capacidad de obtener energía del medio para poder atacar moléculas dentro y fuera esta. Si la energía es usada para transportar estas moléculas de áreas que podríamos considerar hipotónicas, al tener menor concentración, a hipertónicas, al tener una mayor concentración, estaremos hablando de transporte activo. El transporte activo le permite a las células absorber moléculas necesarias, almacenar energía y extraer desechos.

Los investigadores llevan años tratando crear estructuras microscópicas diseñadas que imiten las características y el comportamiento de las células biológicas aún siendo artificiales. Y, uno de los obstáculos que han encontrado es conseguir que estas tangan la capacidad de realizar procesos celulares complejos, como es el transporte activo.

Investigadores de la Universidad de Nueva York y la Universidad de Chicago han desarrollado una nueva imitación de las células, totalmente sintética, que está cada vez más cerca de las biológicas. Se ha observado que, una vez desplegadas en mezclas de diferentes partículas pueden realizar tareas de transporte activo, capturan, concentran, almacenan y entregan de forma autónoma carga microscópica. 

Hay que recalcar el hecho de que estas estructuras están fabricadas con ingrediente mínimos y estos no se toman prestados de la biología. Han creado una membrana esférica del tamaño de un glóbulo rojo utilizando un polímero tratando de imitar la membrana celular, que controla todo lo que entra y sale de esta. Para el "canal de proteínas" perforaron un agujero microscópico en la membrana creando un nanocanal a través del cual se puede intercambiar materia.

Sin embargo, para imitar los procesos ya mencionados antes, necesitaban un mecanismo para impulsarla para atraer y extraer material. En una célula viva, las mitocondrias y el ATP serán los principales responsables de la energía necesaria para el transporte activo. En la simulación, los investigadores agregaron un componente químicamente reactivo dentro del nanocanal que, cuando se activa con la luz, actúa como una bomba. Una vez que la luz golpea la bomba desencadena una reacción química, convirtiendo la bomba en un pequeño vacío y tirando de la carga hacia la membrana. Cuando se apaga la bomba, la carga queda atrapada y procesada dentro de la estructura. Cuando la reacción química es invertida, la carga se expulsa cuando se solicita.

 "Nuestro concepto de diseño permite que estos imitadores de células artificiales funcionen de forma autónoma y realicen tareas de transporte activo que hasta ahora se han limitado al ámbito de las células vivas" dice Stefano Sacanna, profesor de química en la Universidad de Nueva York y autor principal del estudio. "En el corazón del diseño de la estructura celular está la sinergia entre un elemento activo que la impulsa desde el interior y las limitaciones físicas impuestas por las paredes celulares, lo que les permite ingerir, procesar y expulsar cuerpos extraños".

Los investigadores a cardo del proyecto probaron esta "células" en diferentes ambientes. En un experimento, suspendieron estas en agua, las activaron con luz y observaron como ingirieron las partículas presentes en el agua que las rodeaba. Esto abre la puerta a su uso como limpiadores de contaminantes microscópicos del agua. También han comprobado que pueden tragar la bacteria E. coli y atraparla dentro de su membrana, por lo que podrían utilizarse como antibiótico. Otro ejemplo de posible uso es el de la administración de fármacos, pues pueden liberar una sustancia precargada cuando se activan.

Se siguen estudiando y desarrollando estas células artificiales, incluida la construcción de las que realizan diferentes y aprendiendo cómo se comunican entre ellas. 

Fuentes: Europa Press e Infobae