Uma equipe de funcionários do Laboratório Nacional de Argonne do Departamento de Energia dos EUA (DOE), liderada por um projeto líder de Elena Rozhkova, criou uma célula artificial de inspiração biológica (espiada pela natureza) capaz de converter a luz incidente nela em uma reserva de energia química. Para isso, os cientistas substituíram alguns mecanismos biológicos naturais na célula por uma origem não biológica artificial. Uma abordagem semelhante, de acordo com os desenvolvedores, abrirá um novo caminho para o armazenamento de energia.
Protocélulas artificiais sob um microscópio eletrônico (Argonne National Laboratory)
Células artificiais ou protocélulas para converter luz em energia química são cápsulas vazias dentro das quais nanorods híbridos de ouro e prata são montados através de automontagem espontânea e forças de interação fracas. Primeiro, a automontagem ocorre e, em seguida, as nanopartículas são envolvidas em uma membrana de uma proteína como a bacteriorodopsina. Essa proteína é interessante, pois funciona como uma bomba biológica dependente da luz, bombeando prótons da célula para sua superfície externa.
Por fim, sob a influência da luz fora da célula, a concentração de prótons começa a crescer, formando o chamado gradiente eletroquímico. E essa é a chave da pesquisa. Os cientistas introduziram na interação com células artificiais um segundo grupo de células artificiais que usavam grupos de prótons como “combustível” para produzir moléculas de ATP (adenosina trifosfato). O experimento mostrou um aumento bem fixo nas concentrações de ATP quando exposto a colônia visível nas protocélulas.
Um grupo de cientistas liderado pela gerente de projetos Elena Rozhkova (canto superior direito)
Em seguida é uma questão de tecnologia. O ATP é uma fonte universal de energia para todos os processos bioquímicos que ocorrem nos sistemas vivos. De fato, este é um combustível químico que pode ser armazenado e consumido a seu critério. Todo o desnecessário foi jogado para fora das células artificiais, exceto o mecanismo primitivo para o uso de prótons como íons de troca. Em outras palavras, a célula ficou com uma única função – a síntese de moléculas portadoras ricas em energia. Também é provável que, em vez de prótons, íons de sódio ou íons de cálcio possam ser usados como meio de troca.
Finalmente, as nanopartículas de metal próximas à membrana da proteína que absorve a luz servem como um tipo de lente para focalizar a luz na superfície da membrana, o que ativa reações biológicas. Em geral, o experimento foi reconhecido como bem-sucedido e continuará.
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