Pesquisadores criaram células artificiais que podem ingerir, processar e expelir material

Pode soar como o início de uma história de Frankenstein, mas cientistas da Universidade de Nova York e da Universidade de Chicago desenvolveram células artificiais feitas de matéria não biológica que imitam as funções básicas dos seres vivos. Houve uma época em que as células eram consideradas bolhas microscópicas de gelatina viva, quase tão simples quanto se poderia imaginar. Hoje, a ciência sabe que cada célula é um laboratório de química orgânica assustadoramente complexo rodando em algoritmos codificados em fitas de DNA.

Recriar algo que se pareça até mesmo com a mais simples das células em um laboratório ainda é uma quimera, mas os cientistas vêm tentando há décadas imitar as funções celulares mais básicas por causa do grande número de aplicações potenciais.

A função mais fundamental das células biológicas é reunir energia na forma de moléculas como a glicose do ambiente ao seu redor e usar essa energia para bombear moléculas como aminoácidos para dentro e para fora de si mesmas, a fim de se manter, crescer e se reproduzir.

No novo estudo, os pesquisadores procuraram imitar a função de transporte ativo sem tentar reproduzir os mecanismos complexos que as células usam. As células vivas têm membranas intrincadas, com canais de proteínas e mecanismos de bombeamento alimentados por mitocôndrias e trifosfato de adenosina (ATP) que permitem que as células bombeiem moléculas selecionadas para dentro e para fora através da membrana, mesmo quando isso significa trabalhar contra pressões osmóticas devido às diferenças nas concentrações de íons.

Isso é um pouco ambicioso demais, então a equipe optou por criar bolhas do tamanho de uma célula vermelha do sangue a partir de polímeros e perfurá-las para permitir que as partículas passassem, imitando o canal de proteína de uma célula. Em vez de mitocôndrias, o simulador celular tinha uma pequena porção de catalisador ativado por luz dentro do canal. O brilho da luz no catalisador inicia uma reação química que atua como uma bomba para puxar o material através do canal, enquanto o desligamento da luz aprisiona o material dentro e reverte a reação, expelindo o material quando necessário.

Simplificando, esse mecanismo permite que a célula ingerir, armazenar, processar e expelir matéria como uma célula viva, como podemos ver o simulador celular em ação no vídeo abaixo.

Segundo a equipe, o mimetizador celular, que pode ser fabricado em grandes quantidades, tem potencial para purificar água por meio da ingestão de poluentes microscópicos e bactérias como a E. coli. Além disso, pode ser possível carregar as células com drogas e depois liberá-las sob comando.

A próxima etapa será imitar outras funções e encontrar maneiras de os simuladores de células se comunicarem.