La cellula Pac Man è realtà: realizzata in laboratorio una cellula artificiale in grado di ingerire, processare ed eliminare materiali organici.
I ricercatori dell’Università di New York e Chicago hanno sviluppato delle strutture artificiali, in tutto e per tutto somiglianti a delle cellule, che sembrano riuscire ad imitarle anche nelle funzioni.
Dopo decenni di ricerche, quindi, sembrerebbe possibile realizzare il sogno dei biologi di costruire artificialmente strutture microscopiche in grado di imitare le caratteristiche e il comportamento delle cellule viventi.
Imitare le cellule
Una delle funzioni fondamentali delle cellule viventi è la capacità di usare l’energia dell’ambiente circostante per "pompare" le diverse molecole dentro e fuori i sistemi cellulari. Questo processo, alla base della vita biologica, viene indicato come "trasporto attivo" ed era quello che neanche le più avanzate tecnologie avevano permesso, fino ad ora, di replicare.
Secondo lo studio pubblicato su Nature, si tratta infatti di un meccanismo estremamente complesso, che gli scienziati sono riusciti a "imitare" soltanto oggi.
I ricercatori hanno creato artificialmente una membrana sferica grande all’incirca come un globulo rosso usando un particolare polimero, ed hanno poi creato un microscopico buco, una "nano-canale", sulla superficie della membrana in modo da consentire lo scambio di materiale con l’esterno.
In natura, il trasporto attivo messo in atto dalle cellule viventi non può fare a meno dell’energia, che viene fornita da mitocondri ed ATP. In the artificial cell created in the laboratory, a chemically reactive component has been placed inside the nanochannel exchange, which is activated by light and behaves like a tiny pump.
When light hits the membrane, therefore, the chemical reagent creates a vacuum that manages to suck in and expel material.
A Pac Man to clean the body
The researchers tested the artificial cells in different environments. Among the most interesting observations are the possible revolutionary uses of such a technology. È stato osservato che immersa nell’acqua ed attivata con la luce, la cellula ingerisce le particelle e le impurità che la circondano, facendo subito pensare ad una potenziale applicazione per la pulizia delle acque inquinate.
"Il nostro design consente alle cellule artificiali di operare autonomamente in mansioni di trasporto attivo, fino ad oggi relegata al dominio delle cellule viventi", spiega Stefano Saccanna, docente di chimica presso l’Università di New York e autore dello studio.
"Al centro del design c’è la sinergia tra gli elementi attivi che danno energia dall’interno e i limiti fisici imposti dalle membrane delle cellule", continua Saccanna, "cosa che consente alle cellule di ingerire, processare ed espellere corpi estranei".
E conclude: "Pensate agli imitatori delle cellule come al Pac Man del videogame, che vanno in giro a mangiare inquinanti, rimuovendoli così dall’ambiente".
Going further into the study, such Pac Man cells have been shown to be capable of ingesting and trapping Escherichia Coli bacteria, and it is possible to think of these small artificial cells as carriers of drugs and substances within a wide variety of environments, from the human body to the ocean.