Queen's University-forskare använder magnetfält för att påverka en specifik typ av bakterier att simma mot starka strömmar, öppnar upp möjligheten att använda de mikroskopiska organismerna för läkemedelstillförsel i miljöer med komplexa mikroflöden – som den mänskliga blodomloppet.

Leds av Carlos Escobedo (kemiteknik) och doktorand Saeed Rismani Yazdi (kemiteknik), forskningen fokuserade på att studera och manipulera rörligheten hos magnetotaktiska bakterier (MTB) - små organismer som innehåller nanokristaller som är känsliga för magnetfält. Deras resultat publicerades nyligen i nano- och mikrovetenskapstidskrifter Små .

"MTB har små (nanoskopiska) organeller som kallas magnetosomer, som fungerar som en kompassnål som hjälper dem att navigera till näringsrika platser i vattenmiljöer - deras naturliga livsmiljöer - genom att använda jordens magnetfält, " säger Dr Escobedo. "I naturen, MTB spelar en nyckelroll i jordens kretslopp genom att påverka marin biogeokemi genom att transportera mineraler och organiskt material som näringsämnen."

Efter att ha studerat hur MTB reagerar på magnetfält och strömmar liknande de som finns i deras naturliga livsmiljöer, teamet introducerade starkare strömmar och magnetfält för att se om bakterierna fortfarande kunde navigera framgångsrikt.

"När vi ökade flödeshastigheten och styrkan på magnetfältet, vi blev förvånade över MTB:ns förmåga att simma starkt och samstämmigt mot strömmen, " säger Mr. Rismani Yazdi. "De kunde till och med simma över en stark ström med lätthet när vi flyttade magneten vinkelrätt mot flödet."

Teamets framgång med att styra MTB genom en komplex och snabbrörlig miljö kan vara ett viktigt steg mot att använda bakterierna för att transportera läkemedel genom människans blodomlopp för att behandla tumörer direkt.

"Nästa, vi planerar att binda terapeutiska läkemedel till bakteriekropparna för transport, " säger Dr Escobedo.

Att göra så, teamet samarbetar med gruppen som leds av Peter Davies (Biokemi), Kanada forskarstol i proteinteknik, som funderar på hur man fäster befintliga cancerläkemedel till bakterierna, samt hur man får dem att släppa drogerna när de når en vald destination.

Teamet har också slagit sig ihop med Dr Madhuri Koti från Queen's Cancer Research Institute och planerar att förfina sin förmåga att rikta MTB mot tumörer med en hög grad av noggrannhet. Tillsammans, teamet kommer att använda magnetfält för att styra bakterierna från ena änden av en mikrokanal på ett litet objektglas till prover av biopsierad cancervävnad i den andra änden.

Dr Escobedo hoppas att deras tvärvetenskapliga inställning till denna forskning kommer att hjälpa till att låsa upp MTB:s potential att vara en biologisk, effektiv, och en formidabel metod för läkemedelsleverans.

"Vi har visat att bakteriernas naturliga egenskaper kan utnyttjas för att vägleda dem i komplexa och starka flödesförhållanden, mycket mer utmanande än de som finns i naturen, vilket öppnar upp möjligheter inte bara inom narkotikaleveransområdet, men även i andra biomedicinska tillämpningar, " avslutade Mr. Rismani Yazdi.