Logotipo do Site Inovação Tecnológica





Materiais Avançados

Células artificiais mudam de forma e movimentam-se

Redação do Site Inovação Tecnológica - 09/09/2014

Células artificiais mudam de forma e movimentam-se
Vários formatos de vesículas, destacando a rede de microtúbulos e a deformação ativa de suas membranas.
[Imagem: Christoph Hohmann]

Células sintéticas

Embora minúsculas, as células vivas são corpos complexos, com um sistema metabólico sofisticado e longe de ser totalmente compreendido.

Mas isso não tem inibido o sonho de construir células artificiais simples, com uma função específica, e utilizando apenas alguns ingredientes básicos.

Esse caminho vem sendo traçado com microcápsulas que se comunicam e cooperam como células, e também com "células" para criar dispositivos biológico-eletrônicos.

Felix Keber e seus colegas da Universidade de Munique, na Alemanha, se concentraram na criação de um dispositivo parecido com uma célula que fosse capaz de executar uma função biomecânica - ser capaz de se mover e mudar de forma sem influências externas.

Motores moleculares

A célula sintética é formada por um invólucro muito fino - uma membrana - dois tipos diferentes de biomoléculas e um combustível para alimentar o movimento.

O invólucro - tecnicamente conhecido como vesícula - é feito de uma membrana lipídica de camada dupla, com uma forma semelhante à das membranas celulares naturais. Essa vesícula foi preenchida com microtúbulos, componentes em forma de tubo do citoesqueleto, além de moléculas cinesina.

Nas células, as cinesinas normalmente funcionam como motores moleculares, que transportam moléculas ao longo dos microtúbulos. Na célula artificial, estes motores empurram constantemente os túbulos um ao lado do outro, formando um cristal líquido sob a membrana.

Para que tudo funcione, as cinesinas precisam de ATP, um portador de energia, que foi adicionado no experimento.

Imitação de processos celulares

Devido à ação dos motores moleculares, o cristal líquido bidimensional fica em um permanente estado de movimento. Como o cristal líquido não é perfeito, suas falhas induzem deformações na célula artificial.

Enquanto a vesícula tem um formato esférico, nada acontece. No entanto, assim que a água é removida por meio de osmose, a vesícula começa a mudar de forma, devido ao movimento dos cristais líquidos no interior da membrana.

Se a vesícula perder ainda mais água, as deformações na membrana geram protuberâncias, semelhantes às utilizadas pelas células naturais para locomoção.

As escalas de tempo das alterações físicas podem ser controladas pela velocidade dos motores de cinesina e pelo tamanho da vesícula inicial.

"Com o nosso modelo biomolecular sintético, nós criamos uma nova opção para o desenvolvimento de modelos celulares minimalistas," argumenta o professor Andreas Bausch, coordenador da equipe.

"Ele é ideal para aumentar a complexidade de uma forma modular, a fim de reconstruir processos celulares como a migração ou a divisão celular de uma maneira controlada," concluiu Bausch.

Bibliografia:

Artigo: Topology and dynamics of active nematic vesicles
Autores: Felix C. Keber, Etienne Loiseau, Tim Sanchez, Stephen J. DeCamp, Luca Giomi, Mark J. Bowick, M. Cristina Marchetti, Zvonimir Dogic, Andreas R. Bausch
Revista: Science
Vol.: 345 ISSUE 6201 1135-1139
DOI: 10.1126/science.1254784






Outras notícias sobre:
  • Biotecnologia
  • Biomecatrônica
  • Robôs
  • Músculos Artificiais

Mais tópicos