Le visioni dei batteri magnetotactic hanno potuto guidare lo sviluppo dei nanorobots biologici

I ricercatori a lungo hanno studiato i batteri magnetotactic (MTB): microbi acquatici che hanno la capacità di orientarsi verso i campi magnetici. Questo comportamento insolito rende loro un argomento di interesse per il miglioramento della nostra comprensione del biomagnetism e potenzialmente lo sfruttamento delle loro abilità per le tecnologie future, quali i nanorobots medici. I neutroni sono stati usati per esplorare le caratteristiche di questo magnetismo, sondando le parti specializzate delle celle che sono implicate.

MTBs esercita le loro abilità magnetiche di percorso facendo uso dei magnetosomes - membrana-strutture che contengono le nanoparticelle magnetiche che i batteri mineralizzano dal loro ambiente. I magnetosomes sistemano in una catena che agisce come una bussola magnetica, permettendo che i batteri avanzino verso i letto abitano in, facendo uso dei campi magnetici della terra. Queste nanoparticelle insolite sono state esaminate con i raggi di neutrone per scoprire i meccanismi di fondo che determinano la disposizione e la geometria che delle catene.

Una collaborazione internazionale dei ricercatori dall'università dei Paesi Baschi, dall'università di Cantabria e dal Institut Laue Langevin (ILL), ha delucidato la configurazione strutturale precisa dei magnetosomes nel gryphiswaldense di Magnetospirillum di sforzo di MTB. Hanno effettuato la piccola diffusione di neutroni (SANS) su un colloide di MTB, una tecnica di angolo che li permette di vedere dettagliatamente la microstruttura magnetica degli organismi nella soluzione acquosa. Lo strumento D33 è stato impiegato a causa del suo modo polarizzato del raggio di neutrone, che ha permesso che i ricercatori analizzassero sia le componenti strutturali che la disposizione magnetica - possibili perché i neutroni interagiranno con entrambi. Le nanoparticelle magnetiche sono centrali a molte applicazioni, varianti dai sistemi diagnostici biomedici all'archiviazione di dati e perfino ai trattamenti del cancro dell'ipertemia, ma le strutture magnetiche all'interno di e fra le nanoparticelle sono provocatorie sondare direttamente. la diffusione di neutroni risolta di piccolo-angolo ` o (della Neutrone-rotazione polarizzato') è uno dei pochi strumenti che possono essere utilizzati per studiare le nanoparticelle nel disgaggio pertinente.

Facendo uso di SANS, i ricercatori hanno guadagnato la nuova comprensione nella struttura della catena magnetosome. Ciò precedentemente è stata osservata per essere piegata, piuttosto che diritto, eppure il sondaggio del neutrone ci ha aiutati ad esplorare che cosa sta accadendo più ulteriormente. Il sondaggio del neutrone rivelatore che le curvature non pregiudicano la direzione del momento magnetico netto, ma induce alla nanoparticella determinata il momento magnetico a deviare da 20 gradi dall'asse a catena. Una volta che la deviazione è considerata, l'interazione delle interazioni dipolari magnetiche fra le nanoparticelle ed il meccanismo attivo dell'installazione applicato dalle proteine batteriche, spiega la conformazione delle catene in una forma del tipo di elicoidale: è semplicemente la disposizione di energia più bassa per le nanoparticelle magnetiche.

Questi risultati, pubblicati in Nanoscale, facilitano una migliore comprensione di come il comportamento a catena potrebbe pregiudicare le applicazioni di MTB. Potrebbero guidare lo sviluppo dei nanorobots biologici, che possono consegnare le droghe o eseguire l'ambulatorio secondario dentro l'organismo. La catena magnetosome dei batteri ha potuto fornire il moto direzionale all'interno del sistema di direzione. In questo caso, la conformazione precisa della catena sarebbe critica affinchè funzioni correttamente e da traversare intorno all'organismo. Nanorobots permetterebbe alle procedure mediche minimo-dilaganti di essere effettuato, sollevando i pazienti di gran parte del trauma causato con i metodi chirurgici intrusivi correnti.

Dirk Honecker, uno scienziato dello strumento al ILL ed al co-author dello studio, ha detto:

La diffusione di neutroni è uno strumento apprezzato per l'esame questi magnetosomes ed anche degli altri materiali nei minimi particolari. Il nostro strumento D33 del neutrone di piccolo-angolo con la sua capacità polarizzata del raggio permette che noi analizziamo le interazioni magnetiche come pure le strutture del nanoscale, grazie al momento magnetico dei neutroni. Con questi nuove informazioni, stiamo intraprendendo un'azione più vicino a sfruttare il potenziale di queste nanoparticelle stupefacenti prodotte di natura. Fra le applicazioni più emozionanti sia quelli che comprendono la medicina - la bussola minuscola nei batteri potrebbe essere utilizzata per traversare il corpo umano e i nanorobots della guida per assolvere le mansioni in organi specifici o arti.„

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