Genom att blåsa extremt små bubblor, forskare från Kavli Institute of Nanoscience vid Delfts tekniska universitet (TU Delft) har hittat ett effektivt sätt att producera så kallade liposomer – mycket små bubbelliknande strukturer som ofta används för att leverera medicin, men också nyckeln till att generera konstgjorda celler. Forskarna publicerar sina resultat i onlineupplagan av Naturkommunikation fredagen den 22 januari.

Celldelning

En av de största utmaningarna inom livsvetenskapen idag är sammansättningen av en konstgjord cell från en uppsättning individuella komponenter, en ansträngning som drivs av strävan att förbättra vår förståelse för hur biologiska celler fungerar. Ett av de första stegen på vägen mot att generera sådana artificiella celler är förmågan att producera liposomer. Dessa är väldigt små, bubbelliknande strukturer med en lipidvägg och fyllda med vatten. I det här avseendet, de liknar mycket tomma "riktiga" celler. Liposomer används redan för olika ändamål, inklusive leverans av droger till människokroppen.

Lab på ett chip

Forskare vid TU Delft har nu lyckats producera liposomer på ett mycket effektivt sätt. De använder en mikrofluidisk "lab-on-a-chip"-teknik för att generera strukturerna med hjälp av små vätskeflöden, i en process som inte är olik att blåsa såpbubblor (se video). "Sätt att tillverka liposomer fanns redan, " säger Siddharth Deshpande, en postdoktor i teamet som leds av Cees Dekker, "men dessa hade betydande nackdelar för våra syften. De var för långsamma och, framför allt, inte tillräckligt ren."

1-oktanol

Den nya "bubbelblåsningsmetoden" använder en typ av alkohol som lösningsmedel. Ett av problemen med de tidigare teknikerna var att de lämnade kvar en oljig lösningsmedelsrester i liposomerna. På jakt efter ett bättre alternativ, Deshpande försökte använda 1-oktanol istället. Och resultatet överträffade alla förväntningar, eftersom forskarna observerade att denna substans flyttas snabbt och spontant till ena sidan av den nybildade liposomen, där den bildar en droppe av 1-oktanol som spontant separeras från värdstrukturen av dess överensstämmelse, inom några minuter.

"Det som återstår, " Deshpande förklarar, "är rena liposomer med dimensionerna av en biologisk cell, 5-20 mikrometer, och en lipidvägg. Vi har sedan dess kunnat visa att denna vägg är mycket lik en "riktig" cell – från en bakterie, till exempel."

Proteiner

Den nya metoden har kallats oktanolassisterad liposommontering, eller OLA. Som Dekker förklarar:"OLA erbjuder en flexibel plattform för att producera framtidens artificiella celler. Vi vill använda liposomerna som grundmaterial för dessa celler. Vårt nästa mål är att få dem att dela sig genom att lägga till speciella proteiner som FtsZ och ZipA , som bildar ringar runt liposomens 'ekvator'. Vi genomför redan experiment med denna teknik. Om de lyckas, vi skulle kunna göra "såpbubblor" som kan producera autonoma dotterbubblor. Detta borde ge oss en spektakulär inblick i de mekanismer som bakterieceller använder för att dela sig."