Liposomen zijn kleine bolvormige blaasjes met wanden die bestaan ​​uit twee lagen lipiden en die een waterige kern bevatten. Deze kunstmatige structuren zijn ontwikkeld voor medicijnafgifte of als dragers van werkzame stoffen in cosmetische producten. Een andere mogelijke toepassing is het inkapselen van magnetische nanodeeltjes in liposomen om ze te gebruiken om signalen door te geven.

Deze mogelijkheid wordt besproken in een artikel gepubliceerd door een groep Braziliaanse onderzoekers ondersteund door São Paulo Research Foundation—FAPESP in Royal Society Open Science .

"Ons onderzoek behoort tot de basiswetenschap, maar heeft potentiële toepassingen op gebieden als computationele signaaloverdracht, bijvoorbeeld. We hebben een model gebouwd met twee sets liposomen. Eén type was nanometrisch, met een grootte van ongeveer 100 nanometer, en de andere was een groep 'reuzen' van 10 tot 20 micrometer, " zei Iseli Lourenço Nantes Cardoso.

Cardoso is hoogleraar aan de Federale Universiteit van ABC (UFABC) in Santo André, Brazilië en was co-hoofdonderzoeker voor de studie. De andere hoofdonderzoeker was Frank Nelson Crespilho, een professor aan het São Carlos Chemistry Institute (IQSC-USP) van de Universiteit van São Carlos.

De nanometrische en gigantische liposomen die in het model worden gebruikt, zijn ontworpen om medicijndragers en cellen na te bootsen, respectievelijk, en met elkaar versmelten. In plaats van medicijnen af ​​te geven, echter, de nanometrische liposomen vervoerden magnetiet nanodeeltjes met fluoroforen (fluorescerende moleculen) of elektrisch geladen lipiden. De fluoroforen en geladen lipiden werden gebruikt om signalen over te brengen, terwijl de magnetische deeltjes werden gebruikt om de transmissie door middel van magneten te regelen.

"In de beginsituatie de gigantische blaasjes hadden geen fluoroforen, ladingen of magnetiet nanodeeltjes. Na fusie met de nanometrische liposomen, die lichtgevende of elektrische informatie bevatte, de gigantische blaasjes hebben deze informatie opgenomen. Ze bevatten ook de magnetische deeltjes en konden dus door een magneet naar het signaalontvangststation worden getrokken. Hierdoor ontstond de mogelijkheid van een aan/uit mechanisme. Wanneer de magneet het blaasje naar het ontvangststation beweegt, we hebben de 'aan'-status. Als het in de tegenovergestelde richting is, we hebben de 'uit'-modus, en het signaal wordt geblokkeerd, " legde Cardoso uit.

"In het geval van het lichtsignaal, de gigantische blaasjes werden door een capillair naar een glasvezelverbinding geleid en vandaar naar een spectrofluorimeter, die het fluorescentiespectrum registreerde. Voor het elektrische signaal, we gebruikten een magneto-elektrochemisch signaaltransmissiesysteem. Wanneer de elektrisch geladen moleculen door een magneet naar een elektrode worden geleid, een hoog signaal optreedt. Als de magneet wordt verwijderd, het signaal is erg laag, " hij zei.

Volgens de onderzoekers is deze apparaten kunnen worden gebruikt om Booleaanse logische bewerkingen uit te voeren waarbij de variabelen en functies alleen waarden van 0 en 1 hebben. Deze zouden in paren worden gecombineerd om vier dyads te creëren:0-0, 0-1, 1-0 en 1-1. De eerste dyade (0-0) zou het gigantische blaasje zijn zonder fluoroforen, ladingen of magnetietdeeltjes. Met fluoroforen maar geen magnetiet, het apparaat produceert maar zendt geen lichtsignaal uit (0-1). Met magnetiet maar geen fluoroforen, het gigantische blaasje kan worden getransporteerd, maar zendt geen lichtsignaal uit (1-0). Met zowel fluoroforen als magnetiet, het zendt een lichtsignaal uit (1-1).

De studie werd uitgevoerd als onderdeel van het thematische project "Interfaces in materials:electronic, magnetisch, constructieve en transporteigenschappen", waarvoor professor Adalberto Fazzio de hoofdonderzoeker is, en voor het eerst aangetoond dat magnetische nanodeeltjes kunnen worden gebruikt op de liposoominterface om lichtgevende of elektrische signalen over te brengen.