研究人员使用激光连接,整理和合并人造细胞,为像组织起作用的人造细胞网络铺平了道路。
该团队表示,通过改变人造细胞膜,他们现在可以将细胞粘在一起,就像“棒砖”一样 - 让它们被安排成全新的结构。生物细胞可以执行复杂的功能,但难以控制工程。然而,原则上可以使人造细胞有序。
现在,伦敦帝国理工学院和拉夫堡大学的研究人员通过将人工细胞安排到具有不同类型连接的基本组织结构中,证明了其复杂程度。
这些结构可用于执行诸如引发化学反应或在人造和生物细胞网络周围移动化学物质的功能。这可用于进行超小体积的化学反应,研究细胞相互通信的机制,以及开发新一代智能生物材料。拖拉机横梁和弹力砖
细胞是生物学的基本单元,当组织成组织时,它们能够作为一个集体一起工作。为此,必须连接电池并且能够彼此交换材料。
该团队能够将人造细胞连接到一系列新的体系结构中,其结果发表在Nature Communications上。
人造细胞具有膜状层作为它们的壳,研究人员设计它们彼此“粘连”。为了让细胞足够接近,研究小组首先必须使用“光学镊子”操纵细胞,这些细胞就像迷你“牵引光束”一样将细胞拖放到任何位置。一旦以这种方式连接,细胞就可以作为一个单元移动。
首席研究员,来自帝国大学化学系的EPSRC研究员Yuval Elani博士说:“人造细胞膜通常像橡胶球一样互相反弹。通过改变我们细胞中膜的生物物理学,我们得到它们而不是像粘土砖那样彼此粘在一起。
“通过这种方式,我们能够形成由'生物结'连接的细胞网络。通过在膜中重新插入蛋白质等生物成分,我们可以让细胞相互交流和交换物质。这模仿了自然界所看到的东西,因此它在创造类似生物的人造细胞组织方面迈出了一大步。“
增加复杂性
团队还能够在两个细胞之间设计'系绳'。这里膜没有粘在一起,但是膜材料的卷须将它们连接在一起,这样它们就可以一起移动。
一旦他们完善了细胞粘附过程,团队就能够建立更复杂的安排。这些包括细胞线,像正方形的2D形状和像金字塔一样的3D形状。一旦细胞粘在一起,它们就可以重新排列,并且也可以作为整体被激光束拉动。最后,团队还能够连接两个单元,然后将它们合并为一个更大的单元。这是通过用金纳米颗粒涂覆膜来实现的。
当“光学镊子”技术的核心处的激光束集中在两个细胞之间的连接处时,纳米颗粒共振,在那时破坏膜。然后膜整体改变。
以这种方式合并细胞允许它们携带的任何化学物质在新的更大的细胞内混合,从而引发化学反应。例如,这可以用于将诸如药物的材料递送到细胞中,以及实时改变细胞的组成,使它们采用新功能。
来自帝国大学化学系的Oscar Ces教授说:“将人工细胞连接在一起是我们正在组装的更广泛的工具包中使用自下而上方法创建这些生物系统的一项有价值的技术。
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