p A pesquisa da ITMO sugere o uso de partículas semelhantes às do ouriço controladas por um campo magnético para acelerar as reações químicas nas células. Esta nova tecnologia permitirá aumentar a permeabilidade da membrana celular e, ao mesmo tempo, preservar a estrutura inicial da célula. Isso pode simplificar a entrega da substância e aumentar a taxa de biocatálise. A pesquisa foi publicada no Journal of Physical Chemistry Letters . p Para transformar uma substância em outra, é preciso se infiltrar em um sistema biológico, como uma célula, com um substrato - uma substância química que pode lançar uma série de reações. Como resultado dessas reações, é criado um produto que pode ser usado em transformações químicas subsequentes, tanto no interior das próprias células quanto na fabricação de tratamentos médicos ou produtos alimentícios. A principal dificuldade em controlar os processos biocatalíticos celulares é o fato de que as membranas celulares limitam a taxa de difusão - ou a penetração do substrato nas células.

p “Podemos aumentar a permeabilidade da membrana celular para superar essa barreira. várias substâncias químicas são utilizadas para este fim. Contudo, aqueles podem ser bastante tóxicos e são difíceis de controlar, enquanto outros métodos podem causar danos permanentes à estrutura da célula, "explica Daniil Kladko, aluna de mestrado da SCAMT e uma das autoras do artigo.

p Os pesquisadores da ITMO usaram a reação bioquímica da fermentação do etanol para demonstrar que a permeabilidade da membrana pode ser aumentada - e, portanto, a biocatálise pode ser controlada - usando partículas especiais semelhantes a ouriços, dirigidas por um campo magnético. Essas partículas receberam seu nome devido às pontas afiadas em sua superfície que as fazem parecer ouriços-do-mar. A levedura de padeiro foi escolhida como organismo modelo para o experimento.

p Para transformar o substrato (glicose) em álcool usando fermento, os pesquisadores primeiro adicionaram as partículas semelhantes a ouriços à mistura, em seguida, incubou-o, e colocado em uma configuração magnética que pode sujeitá-lo a um campo magnético alternado de uma frequência especificada, intensidade, e direção. Os pesquisadores foram capazes de permear a membrana e entregar o substrato dentro da célula sem perturbar sua estrutura ou capacidades vitais. Além disso, descobriu-se que o processo pode ser controlado ligando e desligando o campo magnético.

p "Um campo magnético giratório faz a levedura e as partículas semelhantes a ouriços girarem em torno de seu eixo, o que resulta na interação do 'ouriço' com a membrana:ele transforma a energia do campo magnético em estresse mecânico na membrana. Assim, quando está na membrana, cria um momento de força, permitindo que a membrana se abra. O tempo e a frequência desempenham um papel importante neste experimento. Precisamos que o campo trabalhe e 'puxe' a membrana por algum tempo, porque ainda é uma estrutura consideravelmente densa, apesar de sua fragilidade aparente, "diz Daniil Kladko.

p A tecnologia resultante pode ser aplicada em vários campos:por exemplo, fabricação de alimentos, indústria farmacêutica, e biotecnologia. Por exemplo, ao trabalhar com fermento, a aceleração da biocatálise com campo magnético permitiria reduzir os preços da produção de levedura e, assim, aumentar o número de produtos à base de levedura no mercado. O mesmo vale para drogas baseadas na biossíntese, já que o novo método aumentará seus volumes de produção e diminuirá seu preço de mercado.