Vědci z Tokia objevili, jak lipidy a DNA nezávisle řídí mechaniku umělých buněk

Vědci z Tokijské univerzity odhalili, že mechanické vlastnosti umělých buněk – konkrétně jejich natahování a ohýbání – lze řídit nezávisle pomocí různých molekulárních stavebních bloků.

Vědci z Tokijské univerzity odhalili, že mechanické vlastnosti umělých buněk – konkrétně jejich natahování a ohýbání – lze řídit nezávisle pomocí různých molekulárních stavebních bloků. Tento objev představuje zásadní krok k programování umělých buněk s přesně definovanými funkcemi, což otevírá nové možnosti v medicíně a materiálovém inženýrství.

Tým pod vedením docentky Miho Yanagisawy a doktoranda Kazutoshiho Masudy vyvinul nový rámec pro analýzu mechaniky umělých buněk. Použili mikrokapky potažené lipidy jako zjednodušené modely buněk a kombinovali experimenty s mikrokapilární aspirací s teoretickým modelem, který odděluje mechaniku membrány na příspěvky natahování a ohýbání. Zjistili, že geometrie lipidových molekul určuje především elasticitu při natahování membrány. Naopak, když byly Y-tvarované DNA motivy propojeny do trojrozměrné sítě, vytvořily nanostrukturu, která výrazně zvýšila odolnost proti ohýbání, zatímco elasticita při natahování zůstala z velké části nezměněna.

Tato studie jasně ukazuje rozdělení mechanické práce na molekulární úrovni: lipidy řídí natahování, zatímco trojrozměrné DNA sítě řídí ohýbání. Namísto pouhého zvyšování tuhosti nebo měkkosti umělých buněk, práce demonstruje, že odlišné mechanické funkce lze nezávisle programovat prostřednictvím molekulárního designu. Tyto poznatky poskytují základ pro vývoj umělých buněk, nosičů léků a adaptivních měkkých materiálů s přesně přizpůsobenými mechanickými vlastnostmi. Šířeji pak posouvají výzkumníky blíže k vytvoření biomimetických systémů, jejichž mechanické chování lze navrhovat od základů.