Исследователи из Королевского университета используют магнитные поля, чтобы заставить определенный тип бактерий плыть против сильных течений, открывая потенциал использования микроскопических организмов для доставки лекарств в средах со сложными микропотоками, такими как кровоток человека.
Во главе с Карлосом Эскобедо (химическая инженерия) и кандидатом наук Саидом Рисмани Язди (химическая инженерия) исследование было сосредоточено на изучении и управлении подвижностью магнитотактических бактерий (MTB) - крошечных организмов, содержащих нанокристаллы, чувствительные к магнитным полям. Их выводы были недавно опубликованы в журнале Small, посвященном нано- и микронаукам.
«MTB имеют крошечные (наноскопические) органеллы, называемые магнитосомами, которые действуют как стрелка компаса, помогая им ориентироваться в богатых питательными веществами местах в водной среде - их естественной среде обитания - с помощью магнитного поля Земли», - говорит доктор Эскобедо.. «В природе MTB играют ключевую роль в земных циклах, влияя на морскую биогеохимию посредством переноса минералов и органических веществ в качестве питательных веществ».
Изучив, как MTB реагируют на магнитные поля и токи, подобные тем, которые встречаются в их естественной среде обитания, команда ввела более сильные токи и магнитные поля, чтобы увидеть, могут ли бактерии по-прежнему успешно перемещаться.
«Когда мы увеличили скорость потока и силу магнитного поля, мы были поражены способностью MTB уверенно и согласованно плыть против течения», - говорит г-н Рисмани Язди. «Они даже смогли легко переплыть сильное течение, когда мы переместили магнит перпендикулярно потоку."
Успех команды в управлении MTB через сложную и быстро меняющуюся среду может стать важным шагом на пути к использованию бактерий для транспортировки фармацевтических препаратов через кровоток человека для непосредственного лечения опухолей.
«Далее мы планируем связать терапевтические препараты с бактериальными телами для транспортировки», - говорит доктор Эскобедо.
Для этого команда сотрудничает с группой под руководством Питера Дэвиса (биохимия), канадского научного руководителя белковой инженерии, которые выясняют, как прикрепить существующие противораковые препараты к бактериям, а также как чтобы заставить их выпустить наркотики, как только они достигнут выбранного пункта назначения.
Команда также объединилась с доктором Мадхури Коти из Королевского научно-исследовательского института рака и планирует усовершенствовать свою способность направлять MTB на опухоли с высокой степенью точности. Вместе команда будет использовать магнитные поля, чтобы направлять бактерии от одного конца микроканала на крошечном предметном стекле микроскопа к образцам биопсии раковой ткани на другом конце.
Доктор. Эскобедо надеется, что их междисциплинарный подход к этому исследованию поможет раскрыть потенциал МТБ как биологического, эффективного и грозного метода доставки лекарств.
Мы показали, что естественные свойства бактерий можно использовать для управления ими в сложных и сильных условиях потока, гораздо более сложных, чем те, которые встречаются в природе, что открывает возможности не только в области доставки лекарств, но и в других биомедицинских применениях», - заключил г-н Рисмани Язди.