Onderzoekers van de Queen's University gebruiken magnetische velden om een ​​specifiek type bacteriën te beïnvloeden om tegen sterke stroming in te zwemmen. het potentieel openen van het gebruik van de microscopische organismen voor medicijnafgifte in omgevingen met complexe microstromen - zoals de menselijke bloedbaan.

Onder leiding van Carlos Escobedo (Chemical Engineering) en PhD-kandidaat Saeed Rismani Yazdi (Chemical Engineering), het onderzoek was gericht op het bestuderen en manipuleren van de mobiliteit van magnetotactische bacteriën (MTB) - kleine organismen die nanokristallen bevatten die gevoelig zijn voor magnetische velden. Hun bevindingen zijn onlangs gepubliceerd in het tijdschrift voor nano- en microwetenschappen Klein .

"MTB heeft kleine (nanoscopische) organellen genaamd magnetosomen, die fungeren als een kompasnaald die hen helpt navigeren naar voedselrijke locaties in aquatische omgevingen - hun natuurlijke habitat - door gebruik te maken van het magnetisch veld van de aarde, " zegt Dr. Escobedo. "In de natuur, MTB speelt een sleutelrol in de cycli van de aarde door de mariene biogeochemie te beïnvloeden door mineralen en organische stoffen als voedingsstoffen te transporteren."

Na te hebben bestudeerd hoe MTB reageert op magnetische velden en stromen die vergelijkbaar zijn met die in hun natuurlijke habitat, het team introduceerde sterkere stromingen en magnetische velden om te zien of de bacteriën nog steeds succesvol konden navigeren.

"Toen we de stroomsnelheid en de sterkte van het magnetische veld verhoogden, we stonden versteld van het vermogen van de MTB om krachtig en krachtig tegen de stroom in te zwemmen, "zegt de heer Rismani Yazdi. "Ze waren zelfs in staat om gemakkelijk over een sterke stroming te zwemmen toen we de magneet loodrecht op de stroom bewogen."

Het succes van het team bij het leiden van MTB door een complexe en snel veranderende omgeving zou een belangrijke stap kunnen zijn in de richting van het gebruik van de bacteriën om geneesmiddelen door de menselijke bloedbaan te transporteren om tumoren direct te behandelen.

"Volgende, we zijn van plan om therapeutische medicijnen aan de bacteriële lichamen te binden voor transport, " zegt dr. Escobedo.

Om dit te doen, het team werkt samen met de groep onder leiding van Peter Davies (Biochemie), Canada Research Chair in Protein Engineering, die uitvinden hoe ze bestaande kankertherapieën aan de bacteriën kunnen hechten, evenals hoe ze de medicijnen kunnen laten vrijgeven zodra ze een gekozen bestemming hebben bereikt.

Het team werkt ook samen met Dr. Madhuri Koti van het Queen's Cancer Research Institute en is van plan hun vermogen om de MTB met een hoge mate van nauwkeurigheid naar tumoren te sturen, te verfijnen. Samen, het team zal magnetische velden gebruiken om de bacteriën van het ene uiteinde van een microkanaal op een klein microscoopglaasje naar monsters van biopsie van kankerweefsel aan het andere uiteinde te leiden.

Dr. Escobedo hoopt dat hun multidisciplinaire benadering van dit onderzoek het potentieel van MTB om een ​​biologisch, effectief, en formidabele methode voor het toedienen van medicijnen.

"We hebben aangetoond dat de natuurlijke eigenschappen van de bacteriën kunnen worden benut om ze te begeleiden in complexe en sterke stromingsomstandigheden, veel uitdagender dan die in de natuur, die niet alleen kansen biedt op het gebied van de levering van drugs, maar ook in andere biomedische toepassingen, " concludeerde de heer Rismani Yazdi.