Британські хіміки запропонували спосіб складання штучних клітин у впорядковані акціонерні та тривимірні структури з використанням оптичного пінцету. Як такі клітини вчені використовували везикули - бульбашки діаметром у кілька мікрометрів, оточені ліпідною мембраною. Збірка бульбашок в упорядковані системи виявилася можливою завдяки точному контролю складу розчинених речовин як в самих везикулах так і в навколишньому їх водному середовищі, пишуть вчені в.
Для моделювання найпростіших біологічних клітин або окремих клітинних органоїдів у фізичних експериментах часто використовують везикули - бульбашки рідини, обмежені одношаровою або двошаровою ліпідною мембраною. У природному середовищі подібні частинки складають основу більшості клітинних органоїдів і активно використовуються, наприклад, для транспорту речовин. А штучно отримані везикули залежно від розміру можна використовувати для проведення просторових хімічних реакцій, перенесення речовин, як елементи складних фізико-хімічних систем або, наприклад, для отримання модельних штучних тканин. Для багатьох з цих програм потрібні не окремі частинки, а системи з великого числа везикул, складених у просторово впорядковані ерні або тривимірні масиви. Тим не менш, методів для складання таких масивів існує мало, і майже всі вони засновані на процесах самоорганізації, тому кінцеву форму структур, що утворилися, досить складно контролювати.
Група британських хіміків під керівництвом Ювала Елані (Yuval Elani) з Імперського коледжу Лондона запропонувала для переміщення везикул використовувати методику оптичного пінцету, тобто керувати ними за допомогою лазерного пучка. Для цього везикули розміром близько 10 мікрометрів (тобто розміром із середню клітку) поміщали в розчин хлориду натрію і фіксували на скляній підкладці, покритій альбуміном бичачої сироватки, так що вони могли відносно вільно переміщатися в площині. Для їх захоплення і переміщення використовувався лазерний пучок з довжиною хвилі 1070 нанометрів. Захоплення відбувалося за рахунок різниці в коефіцієнтах заломлення між внутрішнім вмістом везикули і зовнішнім середовищем.
Завдяки комбінації електростатичної взаємодії, сил Ван-дер-Ваальса і хімічного зв'язку при зіткненні один з одним везикули утворювали міцні агломерати - дімери, трикутники, ланцюжки і навіть пірамідки. Керувати щільністю сполук вчені могли, наприклад, змінюючи концентрацію солі в розчині (від 0,2 до 0,7 моль на літр). Після з'єднання отримані агломерати з декількох везікул рухалися як єдиний об'єкт.
Вченим також вдалося продемонструвати варіативність запропонованого підходу, показавши що залежно від завдань можна різним чином змінювати тип взаємодії між везикулами. Так, хіміки змогли отримати димерні системи, в яких дві везикули пов'язані один з одним транспортним каналом для іонів кальцію (при цьому в зовнішнє середовище ці іони не потрапляли). Крім того, за рахунок приєднання до поверхні везикул наночастинок золота дві такі частинки при опроміненні лазером можна було змусити злитися в єдину більшу везикулу, так що їх вміст перемішувався.
За словами вчених, гнучкість запропонованого ними підходу, який дає можливість збирати і розбирати агломерати з декількох везікул, змінювати їх структуру або зливати частинки з освітою однією більш великою, в майбутньому може зробити його одним з найбільш використовуваних методів при роботі зі штучними клітинами.
Залежно від типу моделюваної системи, в створеному з везикули штучному аналозі клітини повинні бути присутні ті чи інші органоїди або молекулярні системи. Наприклад, минулого року італійським біологам вдалося вбудувати в мембрану такий везикули фотосинтетичний апарат бактерій. За рахунок правильної орієнтації реакційних центрів на мембрані гігантської везикули така система виявилася здатна ефективно створювати протонний градієнт.