Syntetiska (artificiellt producerade) celler kan imitera vissa funktioner hos biologiska celler. Dessa syntetiska celler kan öppna upp nya medicinska möjligheter i framtiden. I laboratorier kan sådana celler redan hjälpa till i kemiska processer i miniatyrskala som "minireaktorer". Forskare vid Max Planck Institute for Polymer Research har nu utvecklat en metod för att kontrollera förloppet av dessa kemiska processer med hjälp av ljus. Deras arbete är publicerat i Angewandte Chemie International Edition .

Processerna som äger rum i biologiska celler är komplexa:Kemiska reaktioner bidrar till exempel till produktionen av vissa ämnen som kroppen kräver – vare sig de ska tillföra energi eller för att försvara sig mot sjukdomar. För detta ändamål reglerar biologiska celler via sitt cellmembran vilka ämnen som tas upp av cellen och vilka som utsöndras igen.

Artificiellt producerade celler med en storlek på cirka 20-50 miljondelar av en meter (20-50 µm) kan redan reproducera sådana funktioner i laboratoriet. En aktiv komponent packas i ett skal tillverkat av polymerer, "facket", som möjliggör en enzymatisk reaktion, till exempel.

"En biologisk cell kan dö - med konstgjorda celler kan vi bygga miniatyrreaktorer som kan användas under mycket längre tid", förklarar Lucas Caire da Silva, som forskar om dessa celler på Katharina Landfesters avdelning. "Problemet med dessa minireaktorer hittills har dock varit hur man kontrollerar transporten av ämnen in i cellen. I allmänhet är skalen på dessa konstgjorda celler svåra att tränga igenom."

Teamet av forskare som leds av da Silva och Landfester har nu ändrat detta beteende:De har designat speciella ljuskänsliga molekyler, som kan integreras i polymermembranen för att producera kanaler. Som ett resultat ökar skalets permeabilitet när det bestrålas med UV-ljus. Om skalet sedan bestrålas med synligt ljus igen, kan denna process också vändas.

"Vi kan använda detta tillvägagångssätt för att exakt kontrollera när ett ämne kommer in i utrymmet, vilket gör att vi kan initiera en kemisk reaktion vid en viss tid och plats", säger da Silva.

The scientists hope that in future they will be able to use their mini-reactors to control reactions that actually take place in biological cells on a microscale and see many applications for this technology, for example in medicine.