Nove umetne celice posnemajo drobne naravne reaktorje | 2020

Vsebina:

Anonim

Vpliv

Ta novi tip celičnega bioreaktorja bi lahko nudil bistvene prednosti za izvajanje kompleksnih procesov sinteze, ki posnemajo naravne procese. Lahko bi prinesla tudi koristi pri vodenju množičnih vzporednih kemijskih reakcij.

Povzetek

Znanstveniki so odkrili nov proces spontanega oblikovanja "umetnih celic", ki lahko delujejo kot bioreaktorji s samo-sestavljanjem vodnih kapljic, bogatih s polimeri, v vodnih kapljicah, bogatih z lipidi. V bistvu je umetni bioreaktor sestavljen iz membranske lupine, skozi katero lahko selektivno preidejo reaktanti in proizvodi, ter notranje okolje, v katerem se pojavijo reakcije. Lipidni, polimerni in gelni postopki za pripravo bioreaktorjev po modeliranju bioloških celic; ohranjanje stabilnih notranjih okolij, ki vplivajo na reakcijo, hkrati pa omogočanje preprostega prehoda reaktantov in izdelkov, so ostali ključni izziv.

Raziskovalci na univerzi v Pennsylvaniji so razvili novo vrsto kompozitne emulzije voda-v-vodi, ki temelji na samo-sestavi vodnih kapljic mikroskalov, obdanih z lipidnimi kapsulami v neprekinjeni vodni fazi. Ti lipidno stabilizirani sklopi voda-v-vodi zagotavljajo vznemirljivo alternativo tradicionalnim velikanskim lipidnim vezikulam ali liposomom kot umetne mimike celic. V primerjavi s tradicionalnimi velikanskimi liposomi, ki vsebujejo podoben vodni volumen v eni kontinuirani lipidni membrani, strukture, ki so predstavljene tukaj, ponujajo

(1) lažjo inkapsulacijo proteinov v notranji fazi, kot tudi polimernih sredstev za kontrolo napredovanja želene reakcije, t

(2) odlična izenačenost v velikosti in vsebini kapljic, in

(3) veliko večji dostop v notranji prostor in iz njega.

Raziskovalci so ugotovili, da se negativno nabite lipidne kapsule s premerom po 100 nanometrov samodejno sestavljajo na vodnem vmesniku kapljic, bogatih s polimeri, katerih premeri so desetine mikronov. Odvračanje med lipidnimi kapsulami zaradi njihovih negativnih nabojev jih je prisililo, da ohranijo svojo sestavljeno strukturo, v bistvu jih zlepijo skupaj in stabilizirajo celoten kompozit bioreaktorja. Še posebej zanimiva sposobnost teh sestavljenih sklopov je prednostna razdelitev DNA znotraj notranjega predela na podlagi dolžine DNA, kar je dobro za načrtovanje in pripravo mikro reaktorjev, v katerih lahko kombinacije reaktantov selektivno uvedemo in vzdržujemo na želenih ravneh. . Poleg tega je ribozimu inducirano cepitev RNA, ki je kapsulirano v notranjosti, še en primer edinstvene zmogljivosti bioreaktorja.