Es un desafío de larga data poder controlar los sistemas biológicos para realizar tareas específicas. En un artículo publicado en Física de la naturaleza , investigadores del Instituto Niels Bohr, Universidad de Copenhague, en colaboración con grupos en los EE. UU. Y el Reino Unido, ahora han informado de hacer eso. Han encontrado una forma de controlar las bacterias para transportar cargas microscópicas. Las bacterias forman la biomasa más grande enel mundo, más grande que todos los animales y plantas combinados, y se mueven constantemente, pero su movimiento es caótico. Los investigadores persiguieron la idea de que si se puede controlar este movimiento, podrían desarrollarlo en una herramienta biológica.usó un cristal líquido para dictar la dirección del movimiento bacteriano, y agregó una carga microscópica para que las bacterias transporten, más de 5 veces el tamaño de las bacterias.
Construcción de ferrocarril a escala bacteriana
Amin Doostmohammadi, profesor asistente del Instituto Niels Bohr, explica que en el pasado hubo intentos de controlar el comportamiento de las bacterias. Pero él y sus colegas adoptaron un enfoque novedoso: "Pensamos para nosotros mismos, ¿qué tal si creamos unrastrear a las bacterias? La forma en que lo hacemos experimentalmente es poner las bacterias dentro de un cristal líquido. El truco es que un cristal líquido no es como un cristal, ni es un líquido, está en algún punto intermedio. Cada molécula en elel cristal tiene una orientación, pero no tiene un orden posicional. Esto significa que las moléculas pueden fluir como un líquido, pero también pueden alinearse como un cristal al mismo tiempo. Esta es exactamente la física subyacente en las pantallas de cristal líquido LCD, para televisores, monitores y teléfonos móviles Podemos preparar el cristal líquido subyacente de manera que tome un patrón bien definido. Y las bacterias se orientarán en la misma dirección. No restringe el movimiento bacteriano, solo las orienta en ele dirección los queremos "
Diseño de patrones y construcción de modelos
Los chorros fuertes de bacterias que se mueven en una dirección designada sin fluctuaciones es el gran resultado del experimento, según Amin Doostmohammadi. Lo que generalmente sucede si los chorros de bacterias son lo suficientemente fuertes como para ser útiles, la concentración de bacterias tiene que ser alta,y las inestabilidades generalmente comienzan a aparecer. El chorro se vuelve inestable y caótico. Pero en el patrón de cristal líquido, las inestabilidades se pueden suprimir en gran medida y evitar que los chorros bacterianos se vuelvan caóticos. El patrón dicta la dirección. Esto significa que es posible crear chorros.de bacterias lo suficientemente fuertes como para transportar cadenas de cargas microscópicas, cada pieza de carga 5 veces el tamaño de las bacterias mismas.
Expansión del campo científico, y aún más potenciales se están revelando.
En los últimos diez años, más o menos, el campo científico se ha expandido. Actualmente es posible controlar las bacterias en gran medida y la llamada "materia activa" - las bacterias, se puede hacer girar o formar diferentes patrones.Ahora, con este enfoque, los chorros bacterianos se pueden estabilizar en el espacio de modo que incluso puedan transportar cargas microscópicas ". Todavía estamos en un nivel experimental, y todavía no hay un área designada para esta técnica. En este momento, elLa motivación principal son las aplicaciones médicas. Pero realmente, cuando lo pensamos, en realidad estamos hablando de un tipo de material completamente nuevo. Conocemos el cristal líquido de antes, pero ahora estamos tratando con un cristal líquido vivo ", dice Amin Doostmohammadi"Se puede imaginar todo tipo de oportunidades de ciencia de materiales con esta investigación. Tal vez podría aplicarse a otros sistemas, al comportamiento celular o al comportamiento de los espermatozoides, etc." Como físico teórico, pienso en las implicaciones fundamentales en términos deLa ciencia, pero esta capacidad del suministro de drogas por bacterias, es algo nuevo.Una cosa que vale la pena señalar es que cuando administra un medicamento de esta manera, no necesita ninguna fuerza externa.Las bacterias lo están haciendo solas.Es como un fluido que se bombea a sí mismo.Es un fluido auto bombeante, por así decirlo ".
La teoría y el experimento están inextricablemente unidos
Los resultados se obtuvieron en colaboración con otros grupos de investigación. Dos colaboradores en los EE. UU., Oleg Lavrentovich en la Universidad Estatal de Kent e Igor Aranson en la Universidad Estatal de Penn - comenzaron esta rama de investigación en 2014. Ahora se unieron con AminDoostmohammadi en el Instituto Niels Bohr y Julia Yeomans en la Universidad de Oxford, los experimentos y la teoría se han unido para diseñar y controlar chorros bacterianos fuertes. "Podemos tener una idea teórica, pero es el acoplamiento de la teoría y el experimento lo que realmente conduce aestos resultados prometedores ", dice Amin Doostmohammadi.
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Materiales proporcionado por Universidad de Copenhague . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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