Las bacterias pueden moverse activamente hacia una fuente de nutrientes, un fenómeno conocido como quimiotaxis, y pueden moverse colectivamente en un proceso conocido como enjambre. Los científicos chinos han rediseñado la quimiotaxis colectiva mediante la creación de modelos de nano nadadores artificiales a partir de nanopartículas de oro modificadas química y bioquímicamente.El modelo podría ayudar a comprender la dinámica de la motilidad quimiotáctica en un enjambre bacteriano, concluye el estudio publicado en la revista Angewandte Chemie .
Qué causa el enjambre, y si tal comportamiento colectivo puede traducirse en sistemas inteligentes artificiales, es actualmente un tema de investigación científica intensiva. Se sabe que las bacterias que nadan en un paquete denso sienten el fluido circundante de manera diferente a un solo nadador. Pero paraEl grado de aceleración de los nadadores en un enjambre, y qué otros factores influyen, aún no está claro. El químico coloidal Qiang He del Instituto de Tecnología de Harbin, China, y sus colegas, han construido un modelo artificial simple de bacterias similaresnano nadadores. Observaron un comportamiento quimiotáctico activo y la formación de los nadadores en un enjambre claramente en movimiento.
Él y sus colegas construyeron sus nadadores artificiales a partir de diminutas esferas de oro. Con un tamaño 40 veces más pequeño que una bacteria habitual, las nanopartículas de oro estaban por debajo del límite de detección del microscopio. Sin embargo, gracias a un fenómeno de dispersión de luz llamadoCon el efecto Tyndall, los científicos pudieron observar cambios más grandes en la solución que contiene nadadores, incluso a simple vista. Utilizando otras técnicas analíticas, también resolvieron la velocidad, orientación y concentración de las partículas con mayor detalle.
Los científicos disfrutan trabajando con nanopartículas de oro porque las esferas diminutas forman una solución estable y dispersa, se observan fácilmente con un microscopio electrónico y las moléculas se pueden unir a ellas con relativa facilidad. Él y su equipo primero cargaron la superficie de grandes esferas de sílice conpartículas de oro. Luego colocaron cepillos de polímero en el lado expuesto de las esferas de oro. Estos cepillos estaban hechos de cadenas de polímero, y con una longitud de hasta 80 nanómetros, hicieron que las partículas de oro fueran altamente asimétricas.
Los investigadores disolvieron el portador de sílice y ataron una enzima en el lado expuesto de las esferas de oro para que las nanopartículas resultantes se cubrieran con cepillos de polímero largos y gruesos en un lado y con la enzima en el otro. En presencia de oxígeno,la enzima glucosa oxidasa descompone la glucosa en un compuesto llamado ácido glucónico.
Para determinar si los nano nadadores nadarían activamente en una dirección determinada, los autores los colocaron en un extremo de un canal pequeño y colocaron una fuente de glucosa permanente en el otro extremo. De manera similar a las bacterias vivas, los nadadores modelo viajaron activamente a lo largo de la glucosagradiente hacia la fuente de glucosa. Este hecho por sí solo no fue sorprendente, ya que los nadadores autopropulsados impulsados enzimáticamente se conocen por experimentos y teorías. Pero los autores también pudieron detectar un comportamiento de enjambre. Las nanopartículas asimétricas se condensaron en una fase separada que se movía colectivamente a lo largo del nutrientedegradado.
Los autores imaginan que los nano nadadores podrían desarrollarse aún más como modelos físicos valiosos y fácilmente accesibles para estudiar el comportamiento quimiotáctico y de enjambre de seres vivos o no vivos en la nanoescala.
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Materiales proporcionado por Wiley . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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