El poder de la luz: cómo se puede utilizar la luz para controlar los procesos en las células sintéticas
Las células sintéticas -es decir, producidas artificialmente- pueden imitar ciertas funciones de las células biológicas. Estas células sintéticas podrían abrir nuevas posibilidades médicas en el futuro. En los laboratorios, estas células ya pueden ayudar en procesos químicos a escala miniaturizada como "minirreactores". Los científicos del Instituto Max Planck de Investigación de Polímeros han desarrollado ahora un método para controlar el curso de estos procesos químicos con la ayuda de la luz.
Se introdujeron moléculas que reaccionan a la luz en una membrana celular artificial. Esto permite controlar la permeabilidad de la pared celular desde el exterior.
© MPI-P
Los procesos que tienen lugar en las células biológicas son complejos: las reacciones químicas contribuyen, por ejemplo, a la producción de determinadas sustancias necesarias para el organismo, ya sea para suministrar energía o para defenderse de las enfermedades. Para ello, las células biológicas regulan a través de su membrana celular qué sustancias son absorbidas por la célula y cuáles son excretadas de nuevo.
Las células producidas artificialmente con un tamaño de aproximadamente 20-50 millonésimas de metro (20-50 µm) ya son capaces de reproducir estas funciones en el laboratorio. Un componente activo se introduce en una envoltura hecha de polímeros, el llamado "compartimento", que permite, por ejemplo, una reacción enzimática.
"Una célula biológica puede morir; con las células artificiales podemos construir reactores en miniatura que pueden utilizarse durante un periodo de tiempo mucho más largo", explica Lucas Caire da Silva, que investiga estas células en el departamento de Katharina Landfester. "Sin embargo, el problema de estos minirreactores hasta ahora ha sido cómo controlar el transporte de sustancias al interior de la célula. En general, las carcasas de estas células artificiales son difíciles de permeabilizar".
El equipo de investigadores dirigido por da Silva y Landfester ha cambiado ahora este comportamiento: Han diseñado moléculas especiales que responden a la luz y que pueden integrarse en las membranas poliméricas para producir canales. Como resultado, la permeabilidad de la cubierta aumenta cuando se irradia con luz ultravioleta. Si se vuelve a irradiar la cubierta con luz visible, este proceso también puede invertirse.
"Podemos utilizar este método para controlar con precisión el momento en que una sustancia entra en el compartimento, lo que nos permite iniciar una reacción química en un momento y lugar específicos", afirma da Silva.
Los científicos esperan que en el futuro puedan utilizar sus minirreactores para controlar las reacciones que realmente tienen lugar en las células biológicas a microescala y ven muchas aplicaciones para esta tecnología, por ejemplo en medicina.
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