Le pouvoir de la lumière : comment la lumière peut être utilisée pour contrôler les processus dans les cellules synthétiques
Les cellules synthétiques - c'est-à-dire produites artificiellement - peuvent imiter certaines fonctions des cellules biologiques. Ces cellules synthétiques pourraient ouvrir de nouvelles possibilités médicales à l'avenir. Dans les laboratoires, ces cellules peuvent déjà contribuer à des processus chimiques à l'échelle miniature en tant que "mini-réacteurs". Les scientifiques de l'Institut Max Planck pour la recherche sur les polymères ont maintenant mis au point une méthode permettant de contrôler le déroulement de ces processus chimiques à l'aide de la lumière.
Des molécules qui réagissent à la lumière ont été introduites dans une membrane cellulaire artificielle. La perméabilité de la paroi cellulaire peut ainsi être contrôlée de l'extérieur.
© MPI-P
Les processus qui se déroulent dans les cellules biologiques sont complexes : les réactions chimiques contribuent, par exemple, à la production de certaines substances dont l'organisme a besoin, que ce soit pour fournir de l'énergie ou pour se défendre contre les maladies. À cette fin, les cellules biologiques régulent, via leur membrane cellulaire, les substances qui sont absorbées par la cellule et celles qui sont à nouveau excrétées.
Des cellules produites artificiellement d'une taille d'environ 20 à 50 millionièmes de mètre (20 à 50 µm) sont déjà capables de reproduire de telles fonctions en laboratoire. Un composant actif est emballé dans une enveloppe faite de polymères, le fameux "compartiment", qui permet une réaction enzymatique, par exemple.
"Une cellule biologique peut mourir - avec les cellules artificielles, nous pouvons construire des réacteurs miniatures qui peuvent être utilisés sur une période beaucoup plus longue", explique Lucas Caire da Silva, qui fait des recherches sur ces cellules dans le département de Katharina Landfester. "Cependant, le problème de ces mini-réacteurs était jusqu'à présent de savoir comment contrôler le transport des substances dans la cellule. En général, les enveloppes de ces cellules artificielles sont difficiles à percer."
L'équipe de chercheurs dirigée par da Silva et Landfester a maintenant changé ce comportement : Ils ont conçu des molécules spéciales sensibles à la lumière, qui peuvent être intégrées dans les membranes polymères pour produire des canaux. Ainsi, la perméabilité de la coquille augmente lorsqu'elle est irradiée par de la lumière UV. Si la coquille est à nouveau irradiée par de la lumière visible, ce processus peut également être inversé.
"Nous pouvons utiliser cette approche pour contrôler précisément le moment où une substance pénètre dans le compartiment, ce qui nous permet de déclencher une réaction chimique à un moment et un endroit précis", explique M. da Silva.
Les scientifiques espèrent qu'à l'avenir, ils seront en mesure d'utiliser leurs mini-réacteurs pour contrôler les réactions qui se produisent réellement dans les cellules biologiques à l'échelle microscopique et ils voient de nombreuses applications pour cette technologie, par exemple en médecine.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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