Cèlula artificial
Una cèlula artificial o una cèlula mínima és una partícula dissenyada que imita una o vàries funcions d'una cèlula biològica. El terme no fa referència a una entitat física específica, sino a l'idea de que certes funcions o estructures d'una cèlula biològica poden ser remplazadas o suplementadas en una entitat sintètica. A sovint, les cèlules artificials són membranes biològiques o polimèriques que envolen materials biològicament actius. Tal com nanopartículas, liposomas, polimerosomas, microcápsulas i un número d'atres partícules s'han classificat com a cèlules artificials. La micro-encapsulación permet el metabolisme en l'interior de la membrana, l'intercanvi de chicotetes molècules i prevé el pas de substàncies de major tamany.[1] La principal ventaja de la encapsulación inclou el mimetisme millorat en el cos, major solubilidad del carregament i menor resposta immune. Notablement, les cèlules artificials han segut clínicament exitoses en la hemoperfusión.[2]
En l'àrea de la biologia sintètica, una cèlula artificial «viva» es definix com una cèlula completament feta de manera sintètica, que pot capturar energia, mantindre gradient iònics, conté macromoléculas de la mateixa manera que guarda informació i té l'habilitat de mutar.[3] Dita cèlula encara no és factible, no obstant una variació de cèlules artificials s'ha creat en a on un genoma completament sintètic s'ha introduït en una cèlula hoste carent de genoma.[4] Encara que no siga completament sintètica, ya que els components de la citoplasma, de la mateixa manera que la membrana es mantenen de l'hoste, la cèlula dissenyada està baix el control d'un genoma sintètic i és capaç de replicar-se.
Història
[editar | editar còdic]Les primeres cèlules artificials varen ser desenrollades per Thomas Chang en la McGill University en els anys 1960.[5] Estes cèlules consistien en membranes ultradelgadas de nailon, colodión o proteïnes reticuladas les propietats de les quals semipermeables permetien la difusió de chicotetes molècules a l'interior o exterior de la cèlula. Estes cèlules eren micrométricas i contenien cèlules, enzimas, hemoglobina, materials magnètics, adsorbents i proteïnas.[1]
Despuix les cèlules artificials han variat d'un ranc de cent micrométros a dimensions nanométricas i poden transportar microorganismes, vacunas, gens, fàrmacs, hormonas i péptidos.[1] El primer us clínic d'estes cèlules va ser en la hemoperfusión per la encapsulación de carbó activat.[6]
En els 1970, investigadors varen poder introduir enzimes, proteïnes i hormones a microcápsulas biodegradables, posteriorment usant-les clínicament en malalties com el síndrome de Lesch-Nyhan.[7] Encara que inicialment l'investigació de Chang es concentrava en cèlules roges artificials, solament a mitan dels 1990 es varen desenrollar cèlules roges artificials biodegradables.[8] Cèlules artificials en encapsulación de cèlules biològiques va ser per primera volta usat en 1994 per al tractament d'un pacient diabètic[9] i des d'ahí atres tipos de cèlules com hepatòcits, cèlules mare adultes i cèlules genèticament modificades s'han encapsulado i se centren en estudi per a la regeneració de teixits.[10][11]
El 29 de decembre de 2011, químics en la Harvard University varen reportar la creació d'una membrana celular artificial.[12][13][14]
Pel 2014, cèlules en autorreplicación, cèlules bacterianes sintètiques en parets celulars i ADN sintètic s'han produït. En giner d'eixe any, investigadors varen produir una cèlula eucariota artificial capaç de portar a terme múltiples reaccions químiques a través d'organelos funcionals.[15][16]
Materials
[editar | editar còdic]Les membranes per a les cèlules artificials poden elaborar-se en polímeros simples, proteïnes reticuladas, membranes lipídicas o complexos polímero-lípits. Ademés, les membranes poden ser dissenyades per a que tinguen proteïnes de superfície com albúmina, antígenos, bombes sodi-potassi, o poros tals com canals iònics. Els materials comunament usats per a la producció de les membranes, inclouen polímero de hidrogel com l'alginato, la celulosa i polímero de termoplàstic com el metacrilato de hidroxietil-metacrilato de metilo (HEMA-MMA), poliacrilonitrilo-clorur de polivinil (PAN-PVC), de la mateixa manera que variacions dels mencionats dalt. El material que s'usa determina la permeabilidad de la membrana celular, que en els polímero depén del seu pes molecular nominal llímit (MWCO, per les seues sigles en anglés). El MWCO és el màxim pes molecular d'una molècula que puga passar lliurement pels poros i és important per a determinar adequadament la difusió de nutrients, desfets i atres molècules crítiques. polímero hidrofílicos tenen el potencial de ser biocompatibles i es poden fabricar en una varietat de formes que inclouen micelas d'polímero, mescles sol-gel, mescles físiques i partícules reticuladas i nanopartículas. En un interés especial es té als polímero que responen a estímuls com a canvis de pH o temperatura per al seu us en administracions selectives. Estos polímero es poden administrar en forma líquida per mig d'una injecció macroscòpica i que solidifica o gela in situ per la diferència en pH o temperatura. Les preparacions de nanopartículas i els liposomas també s'usen habitualment per a la encapsulación i administració. Una gran ventaja dels liposoma és la seua habilitat de fusionar-se a les membranes de les cèlules o dels organelos.
Referències
[editar | editar còdic]- ↑ 1,0 1,1 1,2 Chang, Thomas Ming Swi (2007). Artificial cells : biotechnology, nanomedicine, regenerative medicine, blood substitutes, bioencapsulation, cell/stem cell therapy, Hackensack, N.J.: World Scientific. ISBN 981-270-576-7.
- ↑ Gebelein, Charles G. (1983). Polymeric materials and artificial organs based on a symposium sponsored by the Division of Organic Coatings and Plastics Chemistry at the 185th Meeting of the American Chemical Society, Washington, D.C.: American Chemical Society. ISBN 978-0-8412-1084-4.
- ↑ Deamer, D. “A giant step towards artificial life?”. Trends in Biotechnology 23 (7): 336–8. doi:. PMID 15935500.
- ↑ Gibson, D. G.. “Creation of a Bacterial Cell Controlled by a Chemically Synthesized Genome”. Science 329 (5987): 52–56. doi:. PMID 20488990.
- ↑ Chang, TM (1964). “Semipermeable microscapsules.”. Science 146 (3643): 524–525. doi:. PMID 14190240.
- ↑ Chang, T.M.S (1996). “Editorial: past, present and future perspectives on the 40th anniversary of hemoglobin based ret blood cell substitutes”. Artificial Cells Blood Substit Immobil Biotechnol 24: ixxxvi.
- ↑ Palmour, RM. “Microencapsulated xanthine oxidase as experimental therapy in Lesch-Nyhan disease.”. Lancet 2 (8664): 687–8. doi:. PMID 2570944.
- ↑ Chang, Thomas Ming (1997). Blood substitutes, Basel: Karger. ISBN 3-8055-6584-4.
- ↑ Soon-Shiong, P.. “Insulin independence in a type 1 diabetic patient after encapsulated islet transplantation”. The Lancet 343 (8903): 950–951. doi:.
- ↑ Liu, ZC. “Coencapsulation of hepatocytes and bone marrow stem cells: in vitro conversion of ammonia and in viu lowering of bilirubin in hyperbilirubemia Gunn rats.”. The International journal of artificial organs 26 (6): 491–7. PMID 12894754.
- ↑ Aebischer, Patrick. “Intrathecal delivery of CNTF using encapsulated genetically modifiedxenogeneic cells in amyotrophic lateral sclerosis patients”. Nature Medicine 2 (6): 696–699. doi:. PMID 8640564.
- ↑ “Membrane Assembly Driven by a Biomimetic Coupling Reaction” . Journal of the American Chemical Society 134 (2): 751–753. doi:.
- ↑ Staff. «Chemists Synthesize Artificial Cell Membrane». ScienceDaily.
- ↑ Staff. «Chemists create artificial cell membrane». kurzweilai.net.
- ↑ «World-first working eukaryotic cell made from plastic». Gizmag.com. Consultat el 17 de giner de 2014.
- ↑ Nature Chemistry.6(1)
- 5–5.doi:10.1038/nchem.1840.
- Este artícul conté una traducció derivada de «Célula artificial» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.