En aspekt av bakteriell aktivitet är produktionen av så kallade extracellulära membranvesiklar (MV):biologiska "paket" insvepta i ett lipid-dubbelskiktsmembran, bär till exempel genetiskt material. Förutom att ha specifika biologiska funktioner, MV används alltmer i nanobioteknologiska tillämpningar, inklusive läkemedelstillförsel och enzymtransport. För att bättre förstå processerna som involverar MV, en fullständig förståelse av deras fysiska egenskaper är väsentlig. Särskilt, graden av heterogenitet hos vesiklar som frisätts av en enda bakterietyp är en viktig punkt. Nu, Azuma Taoka från Kanazawa University, Nobuhiko Nomura från Tsukuba University och kollegor har tagit upp denna fråga, och demonstrera en tidigare okänd fysisk heterogenitet i membranvesiklarna hos fyra typer av bakterier.

Forskarna tillämpade fasavbildning atomkraftsmikroskopi (AFM) för att studera de fysikaliska egenskaperna hos MV producerade av E coli, P. aeruginosa, P. denitrificans och B. subtilis . Vid fasavbildning AFM, ett prov "knackas" med en oscillerande fribärande spets i nanostorlek; den observerade fördröjningen i spetsens oscillation jämfört med fri oscillation ger ett mått på energiförlusten på grund av interaktionen med provytan. Detta försvinnande, i tur och ordning, är relaterad till ytans fysikaliska egenskaper, inklusive vidhäftning, elasticitet och friktion, variationer av dessa beror på sammansättningsskillnader.

Taoka, Nomura och kollegor spelade in fasbilder av många MV, och färgkodade MVs på en skala som sträcker sig från "icke-vidhäftande/hård" (låg vidhäftning, elasticitet och/eller friktion) till "vidhäftande/mjuk" (hög vidhäftning, elasticitet och/eller friktion). Genom att analysera dessa kartor, forskarna upptäckte en stor mångfald av fysiska egenskaper hos MV. De kontrollerade om kartorna förändrades under bildtagningen; de fysikaliska egenskaperna var stabila i tiden, så mångfalden kunde dras slutsatsen att vara en inneboende egenskap hos MV.

Forskarna fann att den fysiska heterogeniteten orsakas av biologiska faktorer, eftersom MV-storlek och fasförskjutningar inte är korrelerade. Vidare, de observerade att olika typer av bakterier bildar MV med olika fysiska egenskapersfördelningar. Till sist, forskarna hävdade att den observerade höga heterogeniteten återspeglar den kemiska sammansättningen av MVs som är heterogen.

Taokas verk, Nomura och kollegor presenterar inte bara viktiga insikter om egenskaperna hos MV som produceras av olika bakterier, men visar också kraften i fasförskjutning AFM som ett verktyg för biologiska vesiklar. Citerar forskarna:"Det förväntas att användningen av dessa banbrytande tekniker för fysisk kartläggning i nanoskala kommer att bidra till att ge ytterligare detaljerad information till oupptäckt natur av bakteriella MV och belysa molekylära mekanismer som stöder deras funktioner."