Gran avance en la síntesis de células artificiales
Investigadores desarrollan células artificiales a partir de materiales sintéticos
Un estudio pionero publicado en "Nature Chemistry" revela un salto notable en la síntesis de células artificiales con materiales sintéticos, logrado por un equipo internacional dirigido por el Dr. Andrea Belluati, el Prof. Nico Bruns (ambos de TU Darmstadt) y el Dr. Sètuhn Jimaja (Universidad de Friburgo). Estas células, creadas mediante un proceso denominado autoensamblaje inducido por polimerización biocatalítica (bioPISA), representan un avance significativo en el campo de la biología sintética.
Las células artificiales son estructuras microscópicas que emulan las propiedades de las células vivas. Representan microrreactores importantes para mejorar las reacciones químicas y para la ingeniería de sistemas moleculares, actúan como anfitriones de vías de biología sintética y son herramientas importantes para estudiar el origen de la vida. El equipo desarrolló una síntesis enzimática de microcápsulas poliméricas y las utilizó para encapsular el contenido soluble (es decir, el citosol) de células bacterianas, creando así células artificiales con capacidad para producir una serie de proteínas en su interior, entre ellas una proteína fluorescente, la proteína estructural actina para elaborar una estructura similar al citoesqueleto, y la enzima fosfatasa alcalina para imitar el proceso de biomineralización que se encuentra en los huesos humanos.
La expresión de proteínas no sólo imita una de las propiedades fundamentales de las células vivas, sino que también muestra el potencial de estas células artificiales en diversas aplicaciones, desde la administración de fármacos a la ingeniería de tejidos.
"Nuestro estudio salva una brecha crucial en la biología sintética, fusionando el mundo de los materiales sintéticos con los procesos enzimáticos para crear células artificiales complejas, como las células reales", afirma Andrea Belluati. "Esto abre nuevos horizontes en la creación de imitaciones celulares que no sólo son estructuralmente similares a las células biológicas, sino también funcionalmente competentes".
Nico Bruns añade: "Las polimerizaciones radicales enzimáticas son la clave para crear estas células artificiales. Las enzimas sintetizan polímeros que se autoensamblan durante la polimerización en cápsulas poliméricas de tamaño nano y micro. Se trata de una forma muy sencilla y eficaz de preparar las células artificiales. En futuros trabajos, pretendemos utilizar proteínas expresadas en las células artificiales para catalizar nuevas polimerizaciones, imitando así el crecimiento y la replicación de las células naturales".
Esta investigación, fruto de la colaboración entre el Departamento de Química y el Centro de Biología Sintética de la Universidad Técnica de Darmstadt, la Universidad de Strathclyde, el Instituto Adolphe Merkle de la Universidad de Friburgo y la Universidad de Basilea, marca un hito en la síntesis de células artificiales similares a las naturales. Es el resultado de un proyecto financiado por la Fundación Nacional Suiza para la Ciencia a través del Centro Nacional de Competencia en Investigación (NCCR) Materiales Bioinspirados, una beca Marie Skłodowska-Curie financiada por la UE para Andrea Belluati y un proyecto del Consejo de Investigación en Ingeniería y Ciencias Físicas del Reino Unido.
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