Nanopartículas magnéticas biossintetizadas por bactérias podem em breve desempenhar um papel importante na biomedicina e na biotecnologia. Pesquisadores da Universidade de Bayreuth desenvolveram e otimizaram um processo para o isolamento e purificação dessas partículas de células bacterianas. Nos testes iniciais, magnetossomos mostraram boa biocompatibilidade quando incubados com linhagens de células humanas. Os resultados, apresentado no jornal Acta Biomaterialia , são, portanto, um passo promissor em direção ao uso biomédico de magnetossomos em técnicas de diagnóstico por imagem ou como transportadores em aplicações de distribuição de drogas magnéticas.

A bactéria magnetotática Magnetospirillum gryphiswaldense produz nanopartículas magnéticas intracelulares, os chamados magnetossomos. Estes são arranjados em forma de corrente semelhante a um colar de pérolas, formando assim uma espécie de agulha de bússola magnética que permite às bactérias navegar ao longo do campo magnético da Terra. Em contraste com as nanopartículas produzidas quimicamente, magnetossomos exibem uma forma surpreendentemente uniforme e tamanho de cerca de 40 nanômetros, uma estrutura de cristal perfeita, e propriedades magnéticas promissoras. Além disso, eles são circundados por uma membrana biológica que pode ser equipada com funcionalidades bioquímicas adicionais, conforme necessário. As partículas são, portanto, altamente atraentes para uma série de aplicações biomédicas e biotecnológicas.

Uma equipe interdisciplinar de cientistas da Universidade de Bayreuth agora definiu critérios de qualidade para magnetossomos purificados, que são necessários para aplicações futuras. Em particular, estes incluem a uniformidade (homogeneidade) dos magnetossomos, um alto grau de pureza, e a integridade da membrana que envolve cada magnetossomo individual e fornece estabilidade. Ao mesmo tempo, os pesquisadores de Bayreuth estabeleceram e otimizaram um método pelo qual os magnetossomos podem ser isolados suavemente das bactérias. O procedimento recentemente desenvolvido não apenas atende aos critérios de qualidade, mas também é adaptável para o isolamento de grandes quantidades necessárias na ampla gama de aplicações previstas em biomedicina e biotecnologia.

O processo de purificação do magnetossomo desenvolvido em Bayreuth é baseado nas propriedades físicas das nanopartículas magnéticas. Primeiro, os magnetossomos são separados de outros componentes celulares não magnéticos por colunas magnéticas. Segundo, devido à alta densidade das nanopartículas, uma etapa de ultracentrifugação adicional permite a remoção de impurezas residuais. A qualidade das suspensões de magnetossoma purificadas foi avaliada por técnicas físico-químicas. Além disso, a biocompatibilidade foi testada em estreita colaboração com o Jena University Hospital. Essas análises revelaram altos valores de vitalidade de linhas de células humanas tratadas com magnetossomo, mesmo em altas concentrações de partículas. Isso indica boa biocompatibilidade de acordo com os padrões DIN relevantes, que representa um pré-requisito para o uso de magnetossomos em técnicas de imagem magnética ou direcionamento de células cancerosas por administração de drogas controlada magneticamente. Além disso, as nanopartículas podem ter grande potencial no campo da teranóstica, que combina o diagnóstico preciso com a terapia direcionada subsequente.