Les aperçus des bactéries magnetotactic ont pu guider le développement des nanorobots biologiques

Les chercheurs long-ont étudié les bactéries magnetotactic (MTB) : microbes aquatiques qui ont la capacité de s'installer aux champs magnétiques. Ce comportement exceptionnel leur effectue un sujet d'intérêt pour améliorer notre compréhension de biomagnetism, et armer potentiellement leurs capacités pour des technologies d'avenir, telles que les nanorobots médicaux. Des neutrons ont été employés pour explorer les caractéristiques de ce magnétisme, en sondant les parties spécialisées des cellules qui sont impliquées.

MTBs exercent leurs qualifications magnétiques de navigation utilisant des magnetosomes - membrane-structures contenant les nanoparticles magnétiques que les bactéries minéralisent de leur environnement. Les magnetosomes arrangent dans un réseau qui agit comme un compas magnétique, permettant aux bactéries de déménager vers les lits de la rivière qu'ils habitent, utilisant les champs magnétiques de la terre. Ces nanoparticles exceptionnels ont été examinés avec des faisceaux neutron pour découvrir les mécanismes fondamentaux qui déterminent l'agencement et la géométrie des réseaux.

Une collaboration internationale des chercheurs de l'université des pays Basques, de l'université de la Cantabrie et de l'Institut Laue Langevin (ILL), ont élucidé la configuration structurelle précise des magnetosomes dans le gryphiswaldense de Magnetospirillum de tension de MTB. Ils ont effectué la diffusion de neutrons sous petit angle (SANS) sur un colloïde de MTB, une technique qui leur permet de voir la microstructure magnétique des organismes en détail dans la solution aqueuse. L'instrument D33 a été utilisé à cause de son mode polarisé de faisceau neutron, qui a permis aux chercheurs d'analyser les composantes structurelles et l'agencement magnétique - possibles parce que les neutrons agiront l'un sur l'autre avec les deux. Les nanoparticles magnétiques sont centraux à beaucoup d'applications, s'échelonnant de la diagnose biomédicale au stockage de données et même aux traitements contre le cancer d'hyperthermie, mais les structures magnétiques dans et entre des nanoparticles sont provocantes pour sonder directement. (ou ` polarisé') la diffusion de neutrons sous petit angle résolue parrotation est l'un des quelques outils qui peuvent être utilisés pour vérifier des nanoparticles dans l'écaille appropriée.

Utilisant SANS, les chercheurs ont gagné l'analyse neuve dans la structure du réseau magnetosome. Ceci a été précédemment observé pour être courbé, plutôt que le droit, pourtant le sondage de neutron nous a aidés à explorer ce qui se produit davantage. Le sondage de neutron indiqué que les courbures n'affectent pas le sens du moment magnétique net, mais font dévier au nanoparticle individuel le moment magnétique par 20 degrés de l'axe à chaînes. Une fois que l'écart est tenu compte, l'effet des interactions dipolaires magnétiques entre les nanoparticles, et le mécanisme actif d'ensemble mis en application par les protéines bactériennes, explique la conformation des réseaux dans une forme hélicoïdale hélicoïdal : c'est simplement l'agencement de l'énergie la plus inférieure pour les nanoparticles magnétiques.

Ces découvertes, publiées dans Nanoscale, facilitent une meilleure compréhension de la façon dont le comportement à chaînes pourrait affecter des applications de MTB. Ils pourraient guider le développement des nanorobots biologiques, qui peuvent livrer des médicaments ou exécuter la petite chirurgie à l'intérieur du fuselage. Le réseau magnetosome des bactéries a pu fournir le mouvement directionnel dans la commande de direction. Dans ce cas, il serait critique pour qu'elle fonctionne correctement et dirige la conformation précise du réseau autour du fuselage. Nanorobots permettrait à des actes médicaux minimal-invasifs d'être suivis, détendant des patients d'une grande partie du traumatisme provoqué par des méthodes chirurgicales intrusives actuelles.

Dirk Honecker, un scientifique d'instrument à la DÉFECTUOSITÉ, et au co-auteur de l'étude, a indiqué :

La diffusion de neutrons est un outil de valeur pour examiner ces magnetosomes et également d'autres matériaux en détail. Notre instrument sous petit angle D33 de neutron avec sa capacité polarisée de faisceau nous permet d'analyser les interactions magnétiques ainsi que les structures de nanoscale, grâce au moment magnétique des neutrons. Avec cette information neuve, nous prenons une mesure plus près d'armer le potentiel de ces nanoparticles étonnants produits par nature. Parmi les applications les plus passionnantes soyez ceux concernant le médicament - le compas minuscule dans les bactéries pourrait être utilisé pour diriger le corps humain, et des nanorobots de guide pour effectuer des tâches dans les organes spécifiques ou des membres. »

Source : https://www.ill.eu/news-press-events/news/scientific-news/insights-into-magnetic-bacteria-may-guide-research-into-medical-nanorobots/