Gå med strømmen (eller imod den)

Queen's University-forskere bruger magnetiske felter til at påvirke en bestemt type bakterier til at svømme mod stærke strømme, åbning af potentialet ved at bruge de mikroskopiske organismer til lægemiddellevering i miljøer med komplekse mikrostrømme - som den menneskelige blodbane.

Ledet af Carlos Escobedo (kemiteknik) og ph.d.-kandidat Saeed Rismani Yazdi (kemiteknik), forskningen fokuserede på at studere og manipulere mobiliteten af ​​magnetotaktiske bakterier (MTB) - små organismer, der indeholder nanokrystaller, der er følsomme over for magnetiske felter. Deres resultater blev for nylig offentliggjort i nano- og mikrovidenskabelige tidsskrifter Lille .

"MTB har små (nanoskopiske) organeller kaldet magnetosomer, som fungerer som en kompasnål, der hjælper dem med at navigere til næringsrige steder i akvatiske miljøer - deres naturlige levesteder - ved at bruge Jordens magnetfelt, "siger Dr. Escobedo." I naturen, MTB spiller en nøglerolle i Jordens kredsløb ved at påvirke marin biogeokemi via transport af mineraler og organiske stoffer som næringsstoffer."

Efter at have studeret, hvordan MTB reagerer på magnetiske felter og strømme, der ligner dem, der findes i deres naturlige habitater, holdet introducerede stærkere strømme og magnetiske felter for at se, om bakterierne stadig kunne navigere med succes.

"Da vi øgede flowhastigheden og styrken af ​​magnetfeltet, vi var forbløffet over MTB's evne til at svømme stærkt og koncert mod strømmen, " siger Mr. Rismani Yazdi. "De var endda i stand til at svømme over en stærk strøm med lethed, da vi flyttede magneten vinkelret på strømmen."

Teamets succes med at lede MTB gennem et komplekst og hurtigt bevægeligt miljø kan være et vigtigt skridt i retning af at bruge bakterierne til at transportere lægemidler gennem det menneskelige blodomløb for at behandle tumorer direkte.

"Næste, vi planlægger at binde terapeutiske lægemidler til bakterielegemerne til transport, " siger Dr. Escobedo.

For at gøre det, holdet samarbejder med gruppen ledet af Peter Davies (Biokemi), Canadas forskningsformand i proteinteknik, som er ved at finde ud af, hvordan man adhærerer eksisterende kræftlægemidler til bakterierne, samt hvordan de får dem til at frigive stofferne, når de når en valgt destination.

Teamet har også slået sig sammen med Dr. Madhuri Koti fra Queen's Cancer Research Institute og planlægger at forfine deres evne til at lede MTB mod tumorer med en høj grad af nøjagtighed. Sammen, holdet vil bruge magnetfelter til at lede bakterierne fra den ene ende af en mikrokanal på et lille mikroskopobjektglas til prøver af biopsiet kræftvæv i den anden ende.

Dr. Escobedo håber, at deres tværfaglige tilgang til denne forskning vil hjælpe med at frigøre MTB's potentiale til at være en biologisk, effektiv, og formidabel lægemiddelleveringsmetode.

"Vi har vist, at bakteriernes naturlige egenskaber kan udnyttes til at guide dem i komplekse og stærke strømningsforhold, meget mere udfordrende end dem, der findes i naturen, hvilket åbner op for muligheder ikke kun inden for narkotikaleveringsområdet, men også i andre biomedicinske applikationer, "sluttede Mr. Rismani Yazdi.