Liposomer är små sfäriska vesiklar med väggar som består av två lager av lipider och innehåller en vattenhaltig kärna. Dessa konstgjorda strukturer har utvecklats för läkemedelstillförsel eller som bärare av aktiva substanser i kosmetiska produkter. En annan möjlig tillämpning involverar inkapsling av magnetiska nanopartiklar i liposomer för att använda dem för att överföra signaler.

Denna möjlighet diskuteras i en artikel publicerad av en grupp brasilianska forskare med stöd av São Paulo Research Foundation—FAPESP i Royal Society Open Science .

"Vår forskning tillhör grundvetenskapens sfär men har potentiella tillämpningar inom områden som beräkningssignalöverföring, till exempel. Vi byggde en modell med två uppsättningar liposomer. En typ var nanometrisk, med en storlek på cirka 100 nanometer, och den andra var en grupp "jättar" som mätte 10 till 20 mikrometer, " sa Iseli Lourenço Nantes Cardoso.

Cardoso är professor vid Federal University of the ABC (UFABC) i Santo André, Brasilien och var medansvarig utredare för studien. Den andra huvudutredaren var Frank Nelson Crespilho, en professor vid University of São Paulos São Carlos Chemistry Institute (IQSC-USP).

De nanometriska och jättelika liposomerna som används i modellen var designade för att efterlikna läkemedelsbärare och celler, respektive, och att smälta samman med varandra. Istället för att leverera droger, dock, de nanometriska liposomerna transporterade magnetitnanopartiklar med fluoroforer (fluorescerande molekyler) eller elektriskt laddade lipider. Fluoroforerna och laddade lipider användes för att överföra signaler, medan de magnetiska partiklarna användes för att styra transmissionen med hjälp av magneter.

"I utgångsläget, de jättelika vesiklarna hade inga fluoroforer, laddningar eller magnetitnanopartiklar. Vid sammansmältning med de nanometriska liposomerna, som innehöll lysande eller elektrisk information, de jättelika vesiklerna inkorporerade denna information. De inkorporerade också de magnetiska partiklarna och kunde därför dras av en magnet till den signalmottagande stationen. Detta skapade möjligheten till en på/av-mekanism. När magneten flyttar vesikeln mot mottagningsstationen, vi har tillståndet "på". När det är i motsatt riktning, vi har "av"-läget, och signalen är blockerad, " förklarade Cardoso.

"När det gäller ljussignalen, de jättelika vesiklarna leddes av ett kapillärrör till en fiberoptisk anslutning och därifrån till en spektrofluorimeter, som registrerade fluorescensspektrumet. För den elektriska signalen, vi använde ett magneto-elektrokemiskt signalöverföringssystem. När de elektriskt laddade molekylerna leds till en elektrod av en magnet, en hög signal uppstår. Om magneten tas bort, signalen är mycket låg, " han sa.

Enligt forskarna, dessa enheter kan användas för att utföra booleska logiska operationer där variablerna och funktionerna endast har värden 0 och 1. Dessa skulle kombineras i par för att skapa fyra dyader:0-0, 0-1, 1-0 och 1-1. Den första dyaden (0-0) skulle vara den jättelika vesikeln utan fluoroforer, laddningar eller magnetitpartiklar. Med fluoroforer men ingen magnetit, enheten producerar men sänder inte en ljussignal (0-1). Med magnetit men inga fluoroforer, jättevesikeln kan transporteras men sänder ingen ljussignal (1-0). Med både fluoroforer och magnetit, den sänder en ljussignal (1-1).

Studien genomfördes som en del av det tematiska projektet "Gränssnitt i material:elektroniska, magnetisk, struktur- och transportegenskaper", för vilken professor Adalberto Fazzio är huvudutredare, och visade för första gången att magnetiska nanopartiklar kan användas vid liposomgränssnittet för att överföra ljusa eller elektriska signaler.