Lipidvesikler sender lysende eller elektriske signaler

Liposomer er små sfæriske vesikler med vægge omfattende to lag lipider og indeholdende en vandig kerne. Disse kunstige strukturer er udviklet til levering af lægemidler eller som bærere af aktive stoffer i kosmetiske produkter. En anden mulig anvendelse involverer indkapsling af magnetiske nanopartikler i liposomer for at bruge dem til at transmittere signaler.

Denne mulighed diskuteres i en artikel udgivet af en gruppe brasilianske forskere støttet af São Paulo Research Foundation - FAPESP i Royal Society Open Science .

"Vores forskning tilhører den grundlæggende videnskabssfære, men har potentielle anvendelser inden for områder som beregningssignaltransmission, for eksempel. Vi byggede en model med to sæt liposomer. En type var nanometrisk, med en størrelse på omkring 100 nanometer, og den anden var en gruppe 'giganter' på 10 til 20 mikrometer, "sagde Iseli Lourenço Nantes Cardoso.

Cardoso er fuld professor ved Federal University of the ABC (UFABC) i Santo André, Brasilien og var medforstander for undersøgelsen. Den anden hovedforsker var Frank Nelson Crespilho, en professor ved University of São Paulo's São Carlos Chemistry Institute (IQSC-USP).

De nanometriske og kæmpe liposomer, der blev brugt i modellen, var designet til at efterligne lægemiddelbærere og celler, henholdsvis, og at smelte sammen med hinanden. I stedet for at levere medicin, imidlertid, de nanometriske liposomer transporterede magnetit -nanopartikler med fluoroforer (fluorescerende molekyler) eller elektrisk ladede lipider. Fluoroforer og ladede lipider blev brugt til at transmittere signaler, mens de magnetiske partikler blev brugt til at styre transmission ved hjælp af magneter.

"I den oprindelige situation, de gigantiske vesikler havde ingen fluoroforer, ladninger eller magnetit -nanopartikler. Ved sammensmeltning med de nanometriske liposomer, som indeholdt lysende eller elektriske oplysninger, de gigantiske vesikler inkorporerede disse oplysninger. De inkorporerede også de magnetiske partikler og kunne derfor trækkes af en magnet til den signalmodtagende station. Dette skabte muligheden for en tænd/sluk -mekanisme. Når magneten flytter vesiklen mod den modtagende station, vi har tilstanden 'tændt'. Når det er i den modsatte retning, vi har 'slukket' tilstand, og signalet er blokeret, "Forklarede Cardoso.

"I tilfælde af lyssignalet, de gigantiske vesikler blev ledet af et kapillarrør til en fiberoptisk forbindelse og derfra til et spektrofluorimeter, som registrerede fluorescensspektret. For det elektriske signal, vi brugte et magneto-elektrokemisk signaloverførselssystem. Når de elektrisk ladede molekyler ledes til en elektrode af en magnet, der opstår et højt signal. Hvis magneten fjernes, signalet er meget lavt, " han sagde.

Ifølge forskerne, disse enheder kan bruges til at udføre boolske logiske operationer, hvor variablerne og funktionerne kun har værdier på 0 og 1. Disse ville blive kombineret i par for at oprette fire dyader:0-0, 0-1, 1-0 og 1-1. Den første dyade (0-0) ville være den gigantiske vesikel uden fluoroforer, ladninger eller magnetitpartikler. Med fluoroforer, men ingen magnetit, enheden producerer, men sender ikke et lyssignal (0-1). Med magnetit men ingen fluoroforer, den gigantiske vesikel kan transporteres, men sender ikke et lyssignal (1-0). Med både fluoroforer og magnetit, den sender et lyssignal (1-1).

Undersøgelsen blev udført som en del af det tematiske projekt "Interfaces in materials:electronic, magnetisk, konstruktions- og transportegenskaber ", som professor Adalberto Fazzio er hovedforsker for, og demonstrerede for første gang, at magnetiske nanopartikler kan bruges ved liposomgrænsefladen til at transmittere lysende eller elektriske signaler.