Американские химики создали клеткоподобные структуры, которые могут избирательно захватывать различные вещества и частицы из окружающей среды, перерабатывать их и "выпускать" наружу. Описание исследования опубликовал научный журнал Nature.

"Эти структуры могут решать задачи, с которыми раньше справлялись только настоящие живые клетки. Ключом к их созданию стала синергия между внутренними элементами и оболочками этих структур, что позволяет им двигаться, поглощать различные инородные тела, перерабатывать и выбрасывать их наружу", – рассказал один из авторов работы, доцент Университета Нью-Йорка Стефано Саканна.

Создание рукотворного аналога живой клетки остается главной мечтой молекулярных биологов и химиков уже более ста лет. В идеале такой организм будет полностью идентичен микробам или даже многоклеточным существами. Соответственно, его создание даст ученым абсолютную свободу в манипулировании свойствами подобной "синтетической жизни".

Для решения этой задачи нужно научиться не только манипулировать белками и нитями ДНК, но и создать искусственный аналог клеточной мембраны. Она представляет собой сложную структуру из жиров и ряда других молекул, которая избирательно пропускает через себя питательные вещества и отходы, а также поддерживает определенный химический баланс внутри клетки.

Саканна и его коллеги сделали большой шаг к созданию полноценного аналога живой клетки во время экспериментов с каплями кремнийорганических жирообразных веществ, которые химики пытались заставить самостоятельно превратиться в аналог клеточной мембраны.

Многофункциональная рукотворная клетка

Ученые выяснили, что этого можно добиться, если создать в подобных каплях поры и поместить их в среду, в которой химические взаимодействия заставят эти структуры раздуться и превратиться в полую сферу. Для этого, в частности, достаточно поместить капли из кремнийорганических веществ в пропилметакрилат, один из основных компонентов многих полимеров, и обработать их смесь щелочью.

В результате этого возникнут однотипные клеткообразные структуры с избирательно проницаемой мембраной. Опыты показали, что эти полые сферические частицы можно заполнить молекулами различных ферментов, неорганических катализаторов и веществ, играющих роль источников энергии для разных химических реакций.

К примеру, Саканна и его коллеги заполнили набор созданных ими оболочек при помощи наноструктур, способных поглощать частицы света, разлагать молекулы перекиси водорода и использовать их энергию для прокачки различных частиц и соединений внутрь искусственной клетки через поры в ее мембране.

Подобным образом, как отмечают ученые, можно очищать воду от капель нефти и других загрязнений, а также проводить различные сложные реакции, которые требуют строго определенных условий среды и четко выверенных концентраций участвующих в них молекул. Аналогично, эти структуры можно использовать для адресной доставки лекарств и постепенного их выделения в кровоток или разные органы тела человека.

В ближайшее время химики планируют создать новые версии их искусственных клеток, которые будут способны обмениваться сигналами с соседями и объединяться в сложные структуры. Это еще больше расширит перечень тех задач, которые смогут решать подобные рукотворные структуры, подытожили Саканна и его коллеги.

По материалам сайта ТАСС