وزیکول‌های میکروسکوپی توسط گروهی بین‌المللی از پژوهشگران رونمایی شده‌اند که می‌توانند گام مهمی در توسعه‌ی مواد نرم با قابلیت تغییر شکل محسوب شوند و نیز راه را برای درک برخی فرآیندهای بیولوژیکی روشن کند.

گونه‌هایی از وزیکول‌ها

وزیکول‌ها حباب‌های مایعی درون سلول‌ها هستند که کار انتقال و ذخیره‌سازی مواد غذایی را بر عهده دارند.

گروهی متشکل از پژوهشگرانی از آلمان، ایالات متحده، ایتالیا و هلند این وزیکول‌های مصنوعی را با استفاده از چندلایه‌های چربی (lipid bilayers) و سایر اجزائی که در سلول‌های زنده یافت می‌شوند، پدید آورده‌اند. در اینجا برای اولین بار با اعمال نیروهایی به وزیکول، تغییر شکل و انتقال آن میسر می‌شود.

این گروه وزیکول‌هایی با قطر ده‌ها میکرون ساخته‌اند و پوشش داخلی از جنس میکروتوبول‌ها (microtubule) برای آن‌ها قرار داده‌اند. پژوهشگران موتورهای مولکولی نیز در آن‌ها تعبیه کرده‌اند. دسته‌های میکروتوبول حاصل، خود را به سطح داخلی وزیکول به عنوان فیلم نماتیک (nematic film) متصل می‌کنند، که تک لایه‌ای از مولکول‌های موازی با ویژگی‌های خودآرایی و سیالاتی کریستال مایع هستند.

در مطالعات قبلی سیالات نماتیک بر روی سطوح کروی، ورق‌هایی مسطح از مولکول‌های موازی باید خم می‌شدند تا با سطحی گرد مطابقت داشته باشد. در نتیجه نقص‌ها شبیه به حلقه‌های دیده شده در اثر انگشت شکل گرفته در میان خطوط موازی به نظر می‌رسیدند. هنگامی که نیروهای جاذب در فیلم به تعادل دست می‌یافتند، نقص‌ها از هم جدا شده و در فاصله‌هایی مساوی از یکدیگر پایدار می‌شدند. تعداد نقاط تکین معمول برای یک کره چهار بود که در یک چهارضلعی فرضی درون وزیکول متوقف می‌شدند. موتورهای مولکولی این اطمینان را به وجود می‌آورند که نقص‌ها برای مدت طولانی در یک محل باقی نمی‌مانند.

نقاط تکین بیرون رانده شده از چهارضلعی به مکان‌های جدیدی مهاجرت می‌کنند. با ایجاد یک گرادیان اسمزی بین درون و بیرون وزیکول‌ها، پژوهشگران توانستند برآمدگی‌هایی بازومانند شبیه به فیلوپودیای (filopodia) درون سلول‌های زنده پدید آورند. همانطور که فشار اسمزی از تورم یک وزیکول می‌کاهد، زائده‌ای از غشا در دسترس قرار می‌گیرد. در نقص‌ها، میکروتوبول‌ها به سرعت این غشای اضافی را پر می‌کنند و زائده‌های جدیدی را پدید می‌آورند. هنگامی که فشار اسمزی معکوس شود، وزیکولِ متورم غشای اضافی را اصلاح می‌کند و زائده‌های پدید آمده جمع می‌شوند.

این پژوهش در Science منتشر شده است.

منبع: Shape-shifting vesicles mimic living cells