Nanotecnologia

Microcápsulas artificiais comunicam e cooperam como células

Microcápsulas artificiais comunicam e cooperam como células
Microcápsulas em "formação cobra" seguindo rastros de nanopartículas em direções opostas. [Imagem: Swanson School of Engineering]

Cientistas da Universidade de Pittsburgh, nos Estados Unidos, criaram células artificiais que se comunicam e cooperam entre si como células biológicas, e seguem umas às outras como formigas.

As microcápsulas sintéticas, feitas de polímeros, são capazes de auto-organização, podendo se arranjar em estruturas predefinidas sem qualquer atuação externa, um passo importante rumo à fabricação de células artificiais que se comportam como organismos naturais.

Segundo os pesquisadores, elas poderão ser usadas no transporte de compostos químicos, que poderão ser desde substâncias para reações altamente controladas, até medicamentos, para atuar em pontos específicos do organismo.

Células artificiais

As microcápsulas "biologicamente inspiradas" funcionam inteiramente por processos físicos e químicos, sem a necessidade de campos elétricos, magnéticos ou feixes de luz para as controlar.

"São como organismos naturais complexos, mas sem a complicada bioquímica interna," diz a professora Anna Balazs, cujo grupo foi responsável pela criação de géis pulsantes que funcionam como músculos artificiais para robôs.

A interação entre as microcápsulas se dá pela secreção de nanopartículas, de forma semelhante à utilizada pelas células biológicas para se comunicar e formar aglomerados.

Uma microcápsula inicia a comunicação liberando nanopartículas conhecidas como agonistas. A microcápsula alvo da comunicação, ao detectar a nanopartícula, responde liberando um outro tipo de nanopartícula, chamada antagonista.

Isto forma um ciclo que corresponde a uma conversação intercelular, que pode pode ser controlada ajustando-se a permeabilidade das cápsulas e a quantidade de nanopartículas que cada uma contém.

Microcápsulas programáveis

E, de forma parecida com o que as formigas fazem usando feromônios, as microcápsulas podem seguir uma trilha de nanopartículas específicas, que funcionam como marcadoras do caminho a ser seguido.

O movimento ocorre na medida que as nanopartículas alteram a superfície inferior das microcápsulas. As paredes de polímero das "células artificiais" pressionam o fluido ao redor da cápsula e, quando o líquido "reage", as microcápsulas se movem, formando grupos conforme as nanopartículas de comunicação são trocadas.

O próximo passo no desenvolvimento da técnica, afirma Balazs, é controlar a ordem em que as células-alvo são inseridas no grupo e liberam as cargas em seu interior, o que tornará o comportamento das microcápsulas totalmente programável.

Bibliografia:

Designing communicating colonies of biomimetic microcapsules
German V. Kolmakov, Victor V. Yashin, Steven P. Levitan, Anna C. Balazs
Proceedings of the National Academy of Sciences
Vol.: 107 (28) 12417-12422
DOI: 10.1073/pnas.1001950107




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