Các nhà nghiên cứu tại trường Hoàng gia London đã tạo ra các tế bào nhân tạo mô phỏng tế bào sinh học bằng cách phản ứng với sự thay đổi hóa học trong môi trường xung quanh. Các tế bào nhân tạo có thể được sử dụng để cảm nhận những thay đổi trong cơ thể và phản ứng bằng cách giải phóng các phân tử thuốc hoặc cảm nhận và loại bỏ các kim loại có hại trong môi trường.

Ứng phó với những thay đổi hóa học là một chức năng quan trọng của các tế bào sinh học. Ví dụ, các tế bào có thể phản ứng với hóa chất bằng cách tạo ra một số protein, tăng cường sản sinh năng lượng hoặc tự phá hủy. Hóa chất cũng được sử dụng bởi các tế bào để liên lạc với nhau và phối hợp phản ứng hoặc truyền tín hiệu.

Tuy nhiên, trong các tế bào tự nhiên, các phản ứng hóa học này rất phức tạp, bao gồm nhiều bước. Vì thế, khó tác động chẳng hạn như khi các nhà nghiên cứu muốn tạo ra các tế bào tự nhiên mang lại đặc trưng gì đó hữu ích, giống như một phân tử thuốc. Thay vào đó, nhóm nghiên cứu đang tạo ra các tế bào nhân tạo mô phỏng những phản ứng hóa học này theo cách đơn giản hơn nhiều, cho phép dễ điều chỉnh chúng.

Giờ đây, nhóm nghiên cứu đã tạo ra các tế bào nhân tạo đầu tiên có thể cảm nhận và phản ứng với tín hiệu hóa học bên ngoài thông qua kích hoạt đường dẫn tín hiệu nhân tạo. Các tế bào này có khả năng cảm nhận các ion canxi và phản ứng bằng cách phát huỳnh quang. Kết quả nghiên cứu đã được công bố trong Kỷ yếu của Viện Hàn lâm khoa học quốc gia.

Tế bào nhân tạo mới gồm có các tế bào nhỏ hơn (các túi) bên trong. Cạnh của tế bào được hình thành từ màng chứa lỗ, cho phép ion canxi đi vào. Bên trong tế bào, ion canxi kích hoạt enzyme làm cho các túi giải phóng các hạt phát huỳnh quang.

Hệ thống do các nhà nghiên cứu tạo ra, đơn giản hơn vì không cần tính đến nhiều yếu tố cần có trong các hệ thống tự nhiên như các sản phẩm phụ độc hại cho tế bào. Trong hệ thống, các lỗ màng và enzyme được kích hoạt bởi canxi là từ các hệ thống sinh học hiện có - ví dụ enzyme được lấy từ nọc ong - nhưng chúng không được tìm thấy trong môi trường tương tự trong tự nhiên. Đây là thế mạnh của việc sử dụng tế bào nhân tạo để tạo ra các phản ứng hóa học. Bên cạnh đó, những tiến bộ từ lĩnh vực hóa học và công nghệ nano cũng có thể được kết hợp để cho ra đời các hệ thống và con đường khó điều chỉnh trong lĩnh vực sinh học.

N.T.T (NASATI), theo https://www.sciencedaily.com/releases/2019/07/190729181640.htm, 29/7/2019