El ensamblaje de membranas impulsado por la luz, el cambio de forma y la formación de tejidos en células sintéticas...

Área de la Ciencia:

• Química biomimética
• Biología sintética
• Ciencias de los materiales

Sus antecedentes:

• Los sistemas vivos exhiben una organización compleja a través de dinámicas de ensamblaje controladas.
• Una pregunta clave es si las células sintéticas pueden lograr una complejidad similar al operar fuera de equilibrio.
• Comprender el ensamblaje impulsado por la energía es crucial para crear vida artificial funcional.

Objetivo del estudio:

• Para diseñar células sintéticas dinámicas capaces de auto-ensamblaje complejo y función.
• Investigar el papel de los estímulos externos (luz, sustancias químicas) en el control del comportamiento celular sintético.
• Explorar el potencial para crear tejidos sintéticos funcionales a partir de estas células dinámicas.

Principales métodos:

• Ensamblaje de células sintéticas utilizando lípidos artificiales sensibles a la luz y a las sustancias químicas.
• Utilizando la irradiación de luz para inducir la formación de vesículas y la remodelación estructural.
• Incorporando polímeros multivalentes para desencadenar el enlace cruzado de las vesículas y la formación de tejidos.

Principales resultados:

• Los agregados lipídicos desordenados formaron espontáneamente vesículas gigantes parecidas a células tras la irradiación, revirtiéndose cuando se eliminó la luz.
• Las membranas celulares sintéticas remodeladas interactuaron con los bloques de construcción, evitando la agregación y alterando la composición de la membrana.
• Los cambios de forma inducidos por la luz (esferas a varillas) imitaban las funciones biológicas dependientes de la energía.
• Se logró la reticulación de las vesículas, formando tejidos sintéticos funcionales a partir de agregados lipídicos en un proceso de un solo recipiente.

Conclusiones:

• Las células sintéticas dinámicas pueden ser diseñadas para exhibir comportamientos complejos y dependientes de la energía.
• La luz y los estímulos químicos ofrecen un control preciso sobre el ensamblaje de células sintéticas en estructuras jerárquicas.
• Este sistema proporciona un modelo para comprender cómo las primeras protocélulas podrían haber aprovechado la energía para el ensamblaje coordinado.