Неорганична биология/ Inorganic biology

 На Земята, молекули въглерод се свързват помежду си и с други вещества, за да направят градивните елементи, които позволяват на клетките на живите организми да изпълняват химични процеси, да се поправят сами и да се делят – с две думи да продължава живота. В лабораторията на професор Лий Кронин, в Университета на Глазгоу, природата служи за вдъхновение, когато е нужно решение за неорганични, т.е. неживи химични процеси. Учените се концентрират на изграждането на мембрани без въглерод, които също като в живите клетки да разделят химически процеси един от друг, и от околната среда, но и да са достатъчно пропускливи, за да позволяват обмен на вещества между клетките или техните отделения.

За целта, проф. Кронин и неговият екип инжектират разтвор от полиоксометалати (отрицателно заредена мрежа от кислородни и преходни метални йони) в разтвор от катиони (положително заредени йони) и откриват, че на границата между двата разтвора се образува мембрана. Балончетата-мембрани, iChells, които се получават от експеримента са с контролирана дебелина на мембраната, в зависимост от концентрацията на двата разтвора и с диаметър от 50 микрона (колкото човешки косъм) до няколко милиметра, и могат да се поправят сами ако обвивката им се скъса. Това позволява да се направят клетки с различна здравина и пропускливост и по този начин да се контролира скоростта на химичните реакции, които протичат във и около клетката. „Матрьошки” от инжектирани една в друга iChells пък позволяват няколко химични процеса да се изпълняват в същата клетка, но да се слеят след няколко часа, когато мембраните постепенно се разпаднат.

Две iChells инжектирани една в друга, вътрешната клетка е оцветена в лилаво от калиев перманганат/ Two iChells injected into each other, the inside cell is coloured purple with potassium permanganate.

   

Here on Earth, carbon molecules link each other and other compounds to create the building blocks that allow cells of living organisms to carry out chemical processes, self-repair and divide, in other words, allow life to carry on. In the laboratory of Prof. Lee Cronin, nature is a source of inspiration when seeking solutions for inorganic, i.e. non-living chemical processes. The researchers have concentrated their efforts on building membranes without carbon, which, just like the membranes of living cells, will be able to separate chemical processes from each other and the surrounding environment, but at the same time will be permeable enough to allow chemical exchange between the cells and their compartments.

Prof. Cronin and his research team injected a solution of polyoxometalates (a chemical cage of negatively charged oxygen and transition metal ions) into a solution of cations (positively charged ions) and found out that at the boundary between the two solutions a membrane is formed. The thickness of the membrane of the resulting iChells (inorganic chemical cells) can be controlled depending on the concentration of the two solutions. The resulting cells are with a diameter of 50 micron (the thickness of a human hair) to several millimeters and the membrane repairs spontaneously if ruptured. This makes it possible to manufacture iChells with different membrane permeability and control the speed of the chemical reactions that occur in or around the cells. iChells can also be injected into each other for several hours before the membranes eventually disintegrate, allowing several chemical reactions to be carried out in the same cell.