Os pesquisadores desenvolveram estruturas semelhantes a células artificiais usando matéria inorga¢nica que ingerem, processam e expulsam material autonomamente - recriando uma função essencial das células vivas.

Seu artigo, publicado na Nature , fornece um plano para a criação de "simuladores de células", com aplicações potenciais que va£o desde a entrega de drogas a  ciência ambiental.

Uma função fundamental das células vivas ésua capacidade de coletar energia do ambiente para bombear moléculas para dentro e para fora de seus sistemas. Quando a energia éusada para mover essas moléculas de áreas de concentração mais baixa para áreas de concentração mais alta, o processo échamado de transporte ativo. O transporte ativo permite que as células absorvam moléculas necessa¡rias, como glicose ou aminoa¡cidos, armazenem energia e extraiam resíduos.

Durante décadas, os pesquisadores trabalharam para criar células artificiais - estruturas microsca³picas projetadas que emulam as caracteri­sticas e o comportamento das células biológicas. Mas esses imitadores celulares tendem a não ter a capacidade de realizar processos celulares complexos, como o transporte ativo.

c Quando implantado em misturas de diferentespartículas, os simuladores de células podem realizar tarefas de transporte ativo, capturando, concentrando, armazenando e entregando carga microsca³pica autonomamente. Essas células artificiais são fabricadas com o ma­nimo de ingredientes e não tomam emprestado nenhum material da biologia.

Para projetar os simuladores celulares, os pesquisadores criaram uma membrana esfanãrica do tamanho de um gla³bulo vermelho usando um pola­mero, um substituto da membrana celular que controla o que entra e sai de uma canãlula. Eles perfuraram um orifa­cio microsca³pico na membrana esfanãrica, criando um nanocanal atravanãs do qual a matéria pode ser trocada, imitando o canal de protea­na de uma canãlula.

Mas, para realizar as tarefas necessa¡rias para o transporte ativo, a simulação celular precisava de um mecanismo para alimentar a estrutura semelhante a uma canãlula para puxar e expelir o material. Em uma canãlula viva , as mitoca´ndrias e o ATP fornecem a energia necessa¡ria para o transporte ativo. Na simulação celular, os pesquisadores adicionaram um componente quimicamente reativo dentro do nanocanal que, quando ativado pela luz, atua como uma bomba. Quando a luz atinge a bomba, ela desencadeia uma reação química, transformando a bomba em um va¡cuo minaºsculo e puxando a carga para a membrana. Quando a bomba édesligada, a carga épresa e processada dentro da simulação de canãlula. E quando a reação química érevertida, a carga éempurrada para fora conforme a demanda.

"Nosso conceito de design permite que esses simuladores de células artificiais operem de forma auta´noma e realizem tarefas de transporte ativo que atéagora estavam confinados ao reino das células vivas", disse Stefano Sacanna, professor associado de química da NYU e principal autor do estudo. "No centro do design da estrutura semelhante a uma canãlula estãoa sinergia entre um elemento ativo que a alimenta de dentro e as restrições físicas impostas pelas paredes celulares, permitindo-lhes ingerir, processar e expelir corpos estranhos."

Os pesquisadores testaram os simuladores celulares em diferentes ambientes. Em um experimento, eles suspenderam os simuladores celulares em a¡gua, ativaram-nos com luz e os observaram ingerindopartículas ou impurezas da águaao seu redor, ilustrando uma aplicação potencial para limpar poluentes microsca³picos da a¡gua.

"Pense nos imitadores de células como o videogame PAC-MAN - eles andam comendo os poluentes e removendo-os do meio ambiente", disse Sacanna.

Em outro experimento, eles demonstraram que os simuladores celulares podem engolir a bactanãria E. coli e prendaª-la dentro da membrana, potencialmente oferecendo um novo manãtodo para combater bactanãrias no corpo. Outra aplicação futura para os simuladores de células poderia ser a entrega de drogas, uma vez que eles podem liberar uma substância pré-carregada quando ativados.

Os pesquisadores continuam a desenvolver e estudar imitações de células, incluindo a construção de outras que realizam diferentes tarefas e aprendendo como diferentes tipos se comunicam entre si.