Darkfield-mikroskopibild av en enda kapsel med flera fack som innehåller tusentals katalytiska protoceller som bryter ner väteperoxid till vatten och syrgas. Kredit:Dr. Pierangelo Gobbo och Dr. B. Pavan Kumar, University of Bristol
Konstgjorda celler som kan producera syrgas och kemisk signalering har framställts med en kombination av syntetiska och biologiska katalysatorer genom ett internationellt samarbete mellan University of Bristol och University of Padua i Italien.
Från syntes av droger till generering av plast, katalysatorer - ämnen som påskyndar kemiska reaktioner utan att förbrukas - är ryggraden i många industriella processer.
Katalysatorer finns i många former som oorganiska nanopartiklar, organiska vätskor och vattenhaltiga enzymer, och kan kopplas till fasta ytor för att öka deras prestanda.
I en ny studie publicerad i tidskriften Naturkommunikation , ett internationellt forskarlag, ledd av University of Bristol kemister, använde två olika typer av katalysatorer för att utveckla en ny typ av konstgjorda celler som kan sönderdela väteperoxid och generera syre.
Teamet använde en ruteniumbaserad oorganisk katalysator i form av ett syntetiskt enzym (synzym) som ett membranstrukturerande medel för att generera rikliga mängder syrebubblor som de sedan utnyttjade för att konstruera synzymdrivna flytande mikrokapslar.
Dessutom, det naturliga enzymet pepparrotsperoxidas fångades in i protocellerna så att de syntetiska och biologiska katalysatorerna konkurrerade om väteperoxid som fanns i lösningen.
Teamet använde det antagonistiska arrangemanget av de två katalysatorerna för att implementera en rudimentär kemisk signalväg mellan medlemmar av en artificiell protocellgemenskap som var dispergerade i lösning eller fångade i små droppar.
Professor Marcella Bonchio, från University of Padua, sa:"Eftersom den ruteniumbaserade katalysatorn har betydande potential i bioinspirerad katalys, det verkar möjligt att gemenskaper av synzym-protoceller kan ge ett steg mot syntetiska metaboliska nätverk baserade på ljusaktiverade stimuli."
Professor Stephen Mann från University of Bristols School of Chemistry, tillade:"Våra resultat lyfter fram en ny typ av katalytisk mikrokompartment med multifunktionell aktivitet och ger ett steg mot utvecklingen av protocellsreaktionsnätverk."
