Десятки лет ученые работали над созданием искусственных клеток — микроскопических структур, повторяющих свойства и поведение биологических. Однако им не хватало способности выполнять сложные процессы, например, активный транспорт. Американским ученым удалось разработать клеточную структуру из неорганических веществ, имитирующую механизм активного транспорта. Практическое применение такая система может найти в медицине, изучении окружающей среди и научных исследованиях.

Фундаментальная функция живых клеток — способность получать энергию из окружающей среды, для того чтобы втягивать и выталкивать молекулы из своей системы. Когда энергия используется для переноса вещества из области низкой концентрации в область высокой, это называется активным транспортом. Этот процесс позволяет клеткам потреблять необходимые молекулы, запасать энергию и удалять излишки.

Специалисты из Университета Нью-Йорка и Университета Чикаго описали новую, полностью искусственную имитацию клетки, которая лучше воспроизводит функции живых клеток, пишет Phys.org. Она выполняет активный транспорт веществ, самостоятельно улавливая, концентрируя, запасая и перемещая микроскопический груз. Эти искусственные клетки созданы с использованием минимального количества синтетических ингредиентов.

Для этого исследователи изготовили из полимера сферическую мембрану размером с клетку крови. В ней они сделали микроскопическое отверстие, создав наноканал, через который происходит обмен веществ. В биологических клетках эту функцию выполняют белковые каналы.

Однако для активного транспорта искусственной клетке необходима энергия, питающая механизм переноса веществ через мембрану, аналог митохондрии и АТФ.

Поэтому пришлось добавить внутрь наноканала химически реактивный компонент, который при активации светом действует как насос. Когда насос включается, возникает вакуум и груз попадает внутрь клетки. При отключении механизма происходит переработка груза. А когда реакция идет в обратную сторону, груз выталкивается наружу.