Bactérias magnetotáticas podem detectar o campo magnético da Terra por meio de nanopartículas magnéticas em seu interior que atuam como uma bússola interna. As equipes e especialistas espanhóis da Helmholtz-Zentrum Berlin examinaram agora a bússola magnética do Magnetospirillum gryphiswaldense no BESSY II. Seus resultados podem ser úteis no projeto de dispositivos de atuação para nanorrobôs e nanosensores para aplicações biomédicas.

Bactérias magnetotáticas são geralmente encontradas em sedimentos marinhos e de água doce. Uma espécie, Magnetospirillum gryphiswaldense, é facilmente cultivado em laboratório - com ou sem nanopartículas magnéticas em seu interior, dependendo da presença ou ausência de ferro no ambiente local. "Portanto, esses microrganismos são casos de teste ideais para entender como sua bússola interna é construída, "explica Lourdes Marcano, estudante de doutorado em física na Universidad del Pais Vasco em Leioa, Espanha.

As células do magnetospirilo contêm uma série de pequenas partículas de magnetita (Fe ₃ O ₄ ), cada um com aproximadamente 45 nanômetros de largura. Essas nanopartículas, chamados magnetossomos, geralmente são organizados como uma cadeia dentro da bactéria. Essa cadeia atua como um ímã dipolo permanente e é capaz de reorientar passivamente todas as bactérias ao longo das linhas do campo magnético da Terra. "As bactérias existem preferencialmente nas zonas de transição oxi / anoxi, "Marcano diz, "e a bússola interna pode ajudá-los a encontrar o melhor nível na coluna de água estratificada para satisfazer suas necessidades nutricionais." Os cientistas espanhóis examinaram a forma dos magnetossomos e seu arranjo dentro das células usando vários métodos experimentais, como a criotomografia de elétrons.

Amostras de cadeias de magnetossomos isoladas foram analisadas no BESSY II para investigar a orientação relativa entre a direção da cadeia e o campo magnético gerado pelos magnetossomos. "Os métodos atuais empregados para caracterizar as propriedades magnéticas dessas bactérias requerem amostragem em centenas de cadeias de magnetossomos não alinhadas. Usando microscopia de emissão de fotoelétrons (PEEM) e dicroísmo circular magnético de raios-X (XMCD) em HZB, somos capazes de detectar e caracterizar as propriedades magnéticas de cadeias individuais, "explica o Dr. Sergio Valencia, HZB. "Ser capaz de visualizar as propriedades magnéticas de cadeias de magnetossomas individuais abre a possibilidade de comparar os resultados com as previsões teóricas."

De fato, os experimentos revelaram que a orientação do campo magnético dos magnetossomos não é direcionada ao longo da direção da cadeia, como assumido até agora, mas está ligeiramente inclinado. Como sugere a modelagem teórica do grupo espanhol, essa inclinação pode explicar por que as cadeias de magnetossomas não são retas, mas sim helicoidais. Uma compreensão mais profunda dos mecanismos que determinam a forma da corrente é muito importante, os cientistas dizem. As invenções da natureza podem inspirar novas soluções biomédicas, como os nanorrobôs impulsionados por sistemas de flagelos na direção fornecida por sua cadeia de magnetossomos.