Масляные капли с блок-сополимером имитируют поглощение и движение живой клетки

Живые клетки умеют делать нечто удивительное: они меняют форму, выпускают ложноножки, поглощают вещества из окружения через макропиноцитоз и реагируют на механические и химические сигналы. Воспроизвести такое поведение в неживой системе — давняя мечта биофизиков и разработчиков синтетических клеток. Команда из Нью-Йоркского университета создала коллоидные капли, которые делают именно это, и описала их в статье, опубликованной на Phys.org. Подробнее о смежных научных разработках ранее писали «Пронедра» в материале о пептидах, управляющих сигналами клеток.

Ключевой компонент — блок-сополимер P123 (полиэтиленоксид–полипропиленоксид–полиэтиленоксид), добавленный к обычным масляным каплям в водной среде. Этот полимер самопроизвольно организуется на поверхности капли в динамически перестраивающуюся структуру.

Что наблюдали исследователи:

• капли самостоятельно изменяли форму под воздействием химических градиентов — вытягивались, выпускали выросты, похожие на псевдоподии;
• при контакте с дополнительными каплями воды или растворов они поглощали их — процесс, внешне схожий с макропиноцитозом в живых клетках;
• реструктуризация поверхности происходила без внешнего управления, только под влиянием термодинамики и локальных химических условий;
• капли могли перемещаться в пространстве, следуя химическим градиентам.

Авторы называют свою систему «морфогенными коллоидами». Принципиальное отличие от предыдущих работ — в том, что поведение капель не запрограммировано заранее: оно возникает эмержентно из физической химии системы.

Это фундаментальное исследование с несколькими потенциальными приложениями: создание синтетических клеточных моделей для изучения биологических процессов, разработка систем доставки лекарств с активным поглощением веществ, а также понимание условий возникновения клеточноподобного поведения на заре эволюции.