(Phys.org)—In de natuur, biologische functies worden vaak uitgevoerd in kleine beschermende omhulsels die bekend staan ​​als microcompartimenten, structuren die zorgen voor de thuisbasis van enzymen die koolstofdioxide omzetten in energie in plantencellen en voor virussen die zich vermenigvuldigen zodra ze de cel binnenkomen.

De meeste van deze schelpen knikken in een icosaëdervorm, vormen 20 zijden die een hoge interface met hun omgeving mogelijk maken. Maar sommige schelpen, zoals die gevonden worden in de eencellige Archaea of ​​eenvoudige, zoutminnende organismen genaamd halofielen — breken in driehoeken, vierkanten, of niet-symmetrische geometrieën. Hoewel deze alternatieve geometrieën misschien eenvoudig lijken, ze kunnen ongelooflijk nuttig zijn in de biologie, waar lage symmetrie zich kan vertalen naar hogere functionaliteit.

Onderzoekers van de Northwestern University hebben onlangs een methode ontwikkeld om deze vormen na te bootsen in kunstmatige microcompartimenten die in het laboratorium zijn gemaakt:door de zuurgraad van hun omgeving te veranderen. De bevindingen kunnen leiden tot ontworpen microreactoren die de functies van deze celcontainers nabootsen of therapeutische materialen leveren aan cellen op specifieke gerichte locaties.

"Als je een heel slimme capsule wilt ontwerpen, je maakt geen bol. Maar misschien moet je geen icosaëder maken, of, " zei Monica Olvera de la Cruz, Advocaat Taylor Hoogleraar Materials Science and Engineering, Scheikunde, en (met dank aan) Chemical and Biological Engineering aan de McCormick School of Engineering van Northwestern en een van de auteurs van het artikel. "Wat we ons beginnen te realiseren, is dat deze lagere symmetrieën misschien slimmer zijn."

Om de nieuwe schaalgeometrieën te maken, de onderzoekers co-assembleerden tegengesteld geladen lipiden met variabele mate van ionisatie en wijzigden extern de omringende elektrolyt. De resulterende geometrieën omvatten volledig gefacetteerde regelmatige en onregelmatige veelvlakken, zoals vierkante en driehoekige vormen, en gemengde Janus-achtige blaasjes met gefacetteerde en gebogen domeinen die leken op cellulaire vormen en vormen van halofiele organismen.