Los científicos han utilizado patrones de luz para controlar la velocidad de natación de las bacterias y dirigirlas para que formen diferentes formas, según un nuevo estudio en la revista eLife .
Controlar las bacterias de esta manera significa que podría ser posible usarlas como microbricks para construir la próxima generación de dispositivos microscópicos. Por ejemplo, podrían hacerse para rodear un objeto más grande, como una pieza de máquina o un portador de drogas, y luegose utilizan como hélices vivas para transportarlo donde se necesita.
Escherichia coli E. coliSe sabe que las bacterias son nadadores fantásticos.Pueden moverse una distancia de diez veces su longitud en un segundo.Tienen hélices que funcionan con un motor, y generalmente recargan este motor mediante un proceso que necesita oxígeno.Recientemente, los científicos encontraron una proteína proteorhodopsina en las bacterias que habitan en el océano que les permite alimentar sus hélices con luz.Al diseñar otros tipos de bacterias para que tengan esta proteína, es posible colocar un 'panel solar' en cada célula bacteriana y controlar su velocidad de nado de forma remota con luz.
"Al igual que los peatones que reducen su velocidad al caminar cuando se encuentran con una multitud, o los automóviles que están atrapados en el tráfico, las bacterias que nadan pasarán más tiempo en las regiones más lentas que en las más rápidas", explica el autor principal, Giacomo Frangipane, científico postdoctoral enUniversidad de Roma, Italia: "Queríamos explotar este fenómeno para ver si podíamos dar forma a la concentración de bacterias usando la luz".
Para hacer esto, Frangipane y su equipo enviaron luz desde un proyector a través de una lente de microscopio, moldeando la luz con alta resolución y exploraron cómo E. coli las bacterias alteran su velocidad mientras nadan a través de regiones con diferentes grados de iluminación.
Proyectaron la luz uniformemente sobre una capa de células bacterianas durante cinco minutos, antes de exponerlas a un patrón de luz más complejo: una imagen negativa de la Mona Lisa. Descubrieron que las bacterias comenzaron a concentrarse en las regiones oscuras de la imagenmientras se aleja de las áreas más iluminadas. Después de cuatro minutos, se pudo ver una réplica bacteriana reconocible de la pintura de Leonardo da Vinci, con áreas más brillantes que corresponden a regiones de células bacterianas acumuladas.
Aunque la forma formada por la bacteria era reconocible, el equipo descubrió que la ingeniería E. coli fueron lentos para responder a las variaciones de luz, lo que condujo a una formación borrosa de la forma del objetivo. Para remediar esto, utilizaron un circuito de control de retroalimentación donde la forma bacteriana se compara con la imagen del objetivo cada 20 segundos, y el patrón de luzse actualiza en consecuencia. Esto generó un patrón de luz óptimo que dio forma a la concentración celular con una precisión mucho mayor. El resultado es una capa de células bacterianas 'fotocinéticas' que se puede convertir en una réplica casi perfecta de una compleja imagen en blanco y negro.
"Hemos demostrado cómo la suspensión de bacterias de natación podría conducir a una nueva clase de materiales activos controlables por la luz cuya densidad se puede moldear con precisión, reversibilidad y rapidez utilizando un proyector de luz de baja potencia", dice Roberto Di Leonardo, profesor asociadoen el Departamento de Física de la Universidad de Roma. "Con una mayor ingeniería, las bacterias podrían usarse para crear estructuras biomecánicas sólidas o microdispositivos novedosos para el transporte de pequeñas cargas biológicas dentro de laboratorios miniaturizados".
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Materiales proporcionado por eLife . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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