p Os pesquisadores há muito estudam as bactérias magnetotáticas (MTB), micróbios aquáticos que têm a capacidade de se orientar para campos magnéticos. Este comportamento incomum os torna um assunto de interesse para melhorar nossa compreensão do biomagnetismo, e potencialmente aproveitando suas habilidades para tecnologias futuras, como nanorrobôs médicos. Os nêutrons têm sido usados ​​para explorar as características desse magnetismo, investigando as partes especializadas das células que estão envolvidas. p Os MTBs exercem suas habilidades de navegação magnética usando magnetossomos - estruturas de membrana contendo nanopartículas magnéticas que as bactérias mineralizam de seu ambiente. Os magnetossomos se organizam em uma cadeia que atua como uma bússola magnética, permitindo que as bactérias se movam em direção aos leitos dos rios que habitam, usando os campos magnéticos da Terra. Essas nanopartículas incomuns foram examinadas com feixes de nêutrons para descobrir os mecanismos subjacentes que determinam o arranjo e a geometria das cadeias.

p Uma colaboração internacional de pesquisadores da Universidade dos Países Bascos, A Universidade da Cantábria e o Institut Laue Langevin (ILL) elucidaram a configuração estrutural precisa dos magnetossomas na cepa MTB Magnetospirillum gryphiswaldense. Eles realizaram espalhamento de nêutrons de baixo ângulo (SANS) em um colóide de MTB, uma técnica que lhes permite ver a microestrutura magnética dos organismos em detalhes em solução aquosa. O instrumento D33 foi empregado por causa de seu modo de feixe de nêutrons polarizado, o que permitiu aos pesquisadores analisar os componentes estruturais e o arranjo magnético - possível porque os nêutrons irão interagir com ambos. Nanopartículas magnéticas são fundamentais para muitas aplicações, variando de diagnósticos biomédicos a armazenamento de dados, e até mesmo tratamentos de câncer de hipertermia, mas as estruturas magnéticas dentro e entre as nanopartículas são um desafio para sondar diretamente. O espalhamento de nêutrons de pequeno ângulo resolvido por spin de nêutron é uma das poucas ferramentas que podem ser usadas para investigar nanopartículas.

p Usando SANS, os pesquisadores obtiveram uma nova visão sobre a estrutura da cadeia do magnetossomo. Isso foi observado anteriormente como dobrado, ao invés de direto, ainda assim, a sondagem de nêutrons ajudou os pesquisadores a explorar mais profundamente o que está acontecendo. A sondagem de nêutrons revelou que as curvas não afetam a direção do momento magnético líquido, mas faz com que o momento magnético da nanopartícula individual se desvie em 20 graus do eixo da cadeia. Uma vez que o desvio é levado em consideração, a interação das interações dipolares magnéticas entre as nanopartículas e o mecanismo de montagem ativa implementado pelas proteínas bacterianas explica a conformação das cadeias em formato helicoidal:é simplesmente o arranjo de menor energia para as nanopartículas magnéticas.

p Estes achados, publicado em Nanoescala , facilitar uma melhor compreensão de como o comportamento da cadeia pode afetar as aplicações de MTB. Eles podem orientar o desenvolvimento de nanorrobôs biológicos, que pode administrar drogas ou realizar pequenas cirurgias dentro do corpo. A cadeia do magnetossomo da bactéria pode fornecer movimento direcional dentro do sistema de direção. Nesse caso, a conformação precisa da corrente seria crítica para funcionar corretamente e navegar pelo corpo. Os nanorrobôs permitiriam a realização de procedimentos médicos minimamente invasivos, aliviar os pacientes de grande parte do trauma causado pelos métodos cirúrgicos intrusivos atuais.

p Dirk Honecker, um cientista de instrumentos do ILL, e coautor do estudo, disse, "O espalhamento de nêutrons é uma ferramenta valiosa para examinar esses magnetossomos e também outros materiais em grande detalhe. Nosso instrumento de nêutrons de pequeno ângulo D33 com sua capacidade de feixe polarizado nos permite analisar as interações magnéticas, bem como as estruturas em nanoescala, graças ao momento magnético dos nêutrons. Com essas novas informações, estamos dando um passo mais perto de aproveitar o potencial dessas incríveis nanopartículas produzidas pela natureza. Entre as aplicações mais interessantes estarão aquelas que envolvem a medicina - a pequena bússola na bactéria pode ser usada para navegar pelo corpo humano, e guiar os nanorrobôs para realizar tarefas em órgãos ou membros específicos. "