Nhóm nghiên cứu tạo ra tế bào nhân tạo có thể hấp thụ, xử lý và đào thải vật chất. Ảnh: NYU
Nhóm chuyên gia tại Đại học New York và Đại học Chicago phát triển tế bào nhân tạo từ vật liệu phi sinh học với khả năng bắt chước các chức năng cơ bản của tế bào sống, New Atlas hôm 10/9 đưa tin. Nghiên cứu mới xuất bản trên tạp chí Nature.
Mỗi tế bào là một phòng thí nghiệm hóa học hữu cơ phức tạp, hoạt động dựa trên các thuật toán được mã hóa trên các chuỗi ADN. Việc tái tạo một thứ giống tế bào trong phòng thí nghiệm, dù là đơn giản nhất, cũng cực kỳ khó khăn. Giới khoa học đã nỗ lực nhiều thập kỷ để mô phỏng những chức năng tế bào cơ bản vì điều này mang lại rất nhiều ứng dụng tiềm năng.
Chức năng cơ bản nhất của các tế bào sinh học là thu thập năng lượng dưới dạng phân tử như glucose từ môi trường xung quanh. Chúng sử dụng năng lượng đó để bơm vào hoặc đẩy ra các phân tử như axit amin, qua đó tự duy trì sự sống, phát triển và sinh sản.
Trong nghiên cứu mới, nhóm nhà khoa học tìm cách bắt chước chức năng vận chuyển chủ động mà không cố tái tạo các cơ chế phức tạp của tế bào. Tế bào có màng phức tạp, với các kênh protein và cơ chế bơm hoạt động nhờ ti thể và Adenosine triphosphate (ATP) cho phép tế bào bơm vào hoặc đẩy các phân tử nhất định qua màng, kể cả khi phải chống lại áp suất thẩm thấu do chênh lệch nồng độ ion.
Nhóm nghiên cứu tạo ra những bong bóng có kích thước bằng tế bào hồng cầu từ polymer và chọc thủng chúng để các hạt đi qua, bắt chước kênh protein của tế bào. Thay vì ti thể, tế bào nhân tạo chứa một ít chất xúc tác có thể kích hoạt bằng ánh sáng bên trong kênh. Việc chiếu ánh sáng vào chất xúc tác sẽ khởi động một phản ứng hóa học đóng vai trò như chiếc bơm để kéo vật chất qua kênh. Trong khi đó, tắt ánh sáng sẽ giữ vật chất lại bên trong và đảo ngược phản ứng, loại bỏ vật chất. Như vậy, cơ chế này cho phép tế bào nhân tạo bắt chước quá trình hấp thụ, lưu trữ, xử lý và đào thải vật chất ra ngoài như tế bào thật.
Theo nhóm nghiên cứu, tế bào nhân tạo có thể sản xuất với số lượng lớn. Chúng có tiềm năng dùng để lọc nước bằng cách ăn các chất ô nhiễm nhỏ và vi khuẩn như E. coli. Ngoài ra, các chuyên gia cũng có thể đưa thuốc vào tế bào nhân tạo rồi đẩy ra khi cần. Sắp tới, nhóm nghiên cứu dự định sẽ bắt chước các chức năng khác và tìm cách để tế bào nhân tạo giao tiếp với nhau.
Thu Thảo (Theo New Atlas)