Celulele roşii artificiale ar putea fi mai bune decât cele naturale

Ca urmare a progreselor rapide în tehnologie, membrele protetice și organele artificiale au devenit realitate. Recent, cercetătorii au descoperit o nouă modalitate de a crea celule roşii artificiale care transportă oxigen.

Combinând materialul biologic cu polimeri crescuți în laborator, o echipă internațională de bioingineri a dezvoltat ceea ce s-ar putea considera o celulă roșie tip Terminator, care are o serie de proprietăţi similare celulelor roşii naturale din venele noastre, dar şi alte proprietăţi noi.

Nu numai că acest cyborg microscopic se poate strecura printr-un sistem vascular obișnuit, dar el poate fi modificat pentru a furniza medicamente care ucid tumorile, pentru a transporta biosenzori și chiar poate fi echipat cu magneți minusculi astfel încât mişcarea să-i fie controlată de la distanţă.

Una dintre puținele celule care nu au un nucleu, celula roșie sanguină (eritrocit) are o relativă simplitate care o face o țintă atractivă pentru bioingineri. Mai mult decât atât, necesitatea de a avea un înlocuitor pentru sângele pierdut prin traumatisme, impune dezvoltarea unor celule roşii sintetice.

Multe cercetări în acest sens se bazează pe extragerea unor substanţe cheie, precum hemoglobina, din celule naturale și introducerea lor în particule benigne care nu declanșează un răspuns imunitar al organismului.

Alte cercetări presupun crearea de particule comandate cu ajutorul undelor sonore care pot transporta oxigen extrem de reactiv prin sistemul vascular pentru a elimina țesuturile canceroase.

„Inspiraţi de studiile de pionierat de mai sus în care au fost create produse sintetice care au reprodus una sau mai multe caracteristici importante ale celulelor roşii naturale, ne-am străduit să creăm o structură artificială modulară care să posede caracteristicile unei celule roşii naturale”, afirmă cercetătorii în raportul lor.

Structura bionică dezvoltată de cercetători trebuia să aibă dimensiunea, forma și flexibilitatea adecvate pentru a trece prin cele mai înguste vase de sânge ale corpului, să rămână intactă un timp suficient de lung pentru a fi utilă și să transporte o cantitate adecvată de oxigen.

Cercetătorii și-au dat seama că unitățile lor minuscule trebuie să fie modulare, pentru a permite schimbarea sau extinderea unor funcții necesare celulelor bionice pentru transportul medicamentelor într-o anumită locaţie.

Pentru îndeplinirea acestui obiectiv, cercetătorii au început prin acoperirea unor celule sanguine naturale cu un strat de silice (bioxid de siliciu), care a fost apoi vopsit cu polimeri. După îndepărtarea unei părţi din stratul de silice, membrana din polimeri rămasă a fost acoperită cu un înveliş format din celule roşii sanguine.

Rezultatul a fost o acoperire biconcavă goală care poate fi umplută cu diferite substanţe, după necesitate.

Celula roșie sanguină (stanga), acoperirea cu silice (mijloc), acoperirea cu polimeri (dreapta). Credit: Guo, ACS Nano, 2020.

Testele care au folosit echipamente de laborator și animale au arătat că aceste celule sanguine bionice au rezistat mai mult decât s-au aşteptat cercetătorii. După patru săptămâni de la injectarea lor în șoareci, nu s-au observat semne de efecte adverse care să le afecteze siguranța.

Evident, mai este un drum lung de parcurs înainte de a avea o terapie bazată pe utilizarea celulelor sanguine artificiale. Nu numai că sunt necesare teste suplimentare pentru a verifica dacă încărcătura pe care o pot transporta acestea poate fi eliberată în siguranţă, dar tot procesul lor de fabricație trebuie să fie scalabil.

Numeroasele cercetări axate pe obţinerea unor celule sanguine mai bune ne dau speranţe că în curând vom înregistra tot mai multe progrese în acest domeniu.

Transformarea propriilor celule ale corpului nostru în mici roboți care să atace infecțiile pare să fie o strategie populară în bioinginerie. Timpul ne va spune dacă această abordare este o formulă câștigătoare.

Cercetarea a fost publicată în ACS Nano.

Sursă: Science Alert