Científicos de la Universidad de Chicago y de la Universidad de Nueva York han creado células artificiales que imitan determinadas propiedades de las células vivas. Por ejemplo, pueden tomar materiales del entorno y realizar procesos biológicos simples con ellos, para luego expulsarlos.
La creación de «imitadores de células» tendría aplicaciones potenciales que van desde la administración de medicamentos hasta aspectos relacionados con las ciencias ambientales. Cuando se despliegan en mezclas de diferentes partículas, los imitadores de células pueden transportar de forma autónoma una carga microscópica, acercándose al funcionamiento de las células vivas.
Según una nota de prensa, estas células artificiales se fabrican con ingredientes mínimos y no toman prestados materiales biológicos. De esta forma, los científicos estadounidenses sostienen que han creado el primer sistema artificial que puede imitar el proceso de transporte activo de las células naturales, una de las funciones por las cuales se destacan como perfectas y complejas «micromáquinas biológicas».
Imitar los mecanismos biológicos
La célula es la unidad morfológica y funcional de todo ser vivo. En consecuencia, puede entenderse como el elemento de menor tamaño dotado de vida. En función de esto, los organismos vivos se clasifican según el número de células que poseen: unicelulares o pluricelulares.
En el medio natural, los organismos vivos necesitan transportar moléculas y productos químicos para hacer frente a determinados requerimientos en sus cuerpos. Las células naturales han desarrollado mecanismos de elevada complejidad que les permiten conseguir esos objetivos, pero hasta el momento ha sido muy difícil para la ciencia recrear estos increíbles procesos naturales de forma artificial.
Un aspecto clave de las células vivas es su capacidad para recolectar energía del medio ambiente y usarla para transportar diferentes materiales y sustancias dentro y fuera de su sistema. Esta capacidad, denominada transporte activo, permite que las células almacenen energía metabólica, extraigan desechos y suministren elementos dirigidos hacia otras estructuras biológicas. Sin embargo, los sistemas artificiales no tienen la delicada maquinaria bioquímica que puede activarse específicamente para controlar con precisión la materia biológica.
Ahora, los responsables del estudio recientemente publicado en la revista Nature dicen haber conseguido un avance único en este esfuerzo: sus diminutas «células artificiales» no solamente pueden capturar materiales, sino también soltar su carga en el momento justo, cuando se exponen a la luz o a un cambio en los niveles de pH.
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Pruebas y aplicaciones
Además de poder transportar fármacos hacia lugares específicos del cuerpo humano o funcionar como «agentes microscópicos de limpieza» en escenarios de remediación ambiental, los imitadores de células podrían aplicarse en robótica o nanotecnología, para construir máquinas o robots a escala microscópica.
¿Cómo logran estas células artificiales recrear algunos de los procesos biológicos que llevan adelante las células vivas? Al inducir diferentes reacciones químicas y ajustar el diseño de los pequeños imitadores de células, los especialistas lograron poner en marcha en su interior una minúscula «bomba». La misma se puede activar para aspirar o expulsar materiales del entorno de las células artificiales, tal como lo hacen las células naturales.
Vale destacar que este esquema no se trata solamente de una propuesta teórica: los científicos pusieron a prueba el diseño en diferentes entornos. En un experimento, suspendieron los imitadores celulares en agua, los activaron con luz y comprobaron que eran capaces de ingerir partículas o impurezas del agua que los rodeaba.
Referencia
Transmembrane transport in inorganic colloidal cell-mimics. Zhe Xu, Theodore Hueckel, William T. M. Irvine and Stefano Sacanna. Nature (2021).DOI:https://doi.org/10.1038/s41586-021-03774-y
Foto: cada «célula» artificial tiene solo dos micrones de ancho, un poco más pequeña que un glóbulo rojo. Pueden realizar procesos biológicos de forma similar a las células naturales. Crédito: Sacanna et al.
