Micile amibe se deplasează mai repede atunci când transportă o încărcătură decât fără ea

Microbii înrolați pentru a transporta încărcături mici se deplasează mai repede cu încărcătura atașată decât singuri.

Aceasta este constatarea surprinzătoare a unui studiu privind capacitatea de transport a amibelor unicelulare. Microbii servesc ca prototipuri de „camioane” microscopice pentru livrarea de medicamente pentru a viza cu precizie bolile din interiorul corpului uman sau pentru a muta materiale pentru proiecte de construcție minuscule (SN: 30.09.20).

Cercetătorii au testat capacitatea de încărcare a amoebei Dictyostelium discoideum cu bile de stiren de dimensiuni cuprinse între 10 microni, aproximativ la fel de mari ca o celulă roșie din sânge, până la 90 de microni. Bilele s-au lipit spontan de spatele microbilor, care au la rândul lor un diametru de numai 10 microni.

Pe cont propriu, amibele se plimbă în jurul lor. Cu o mică minge de stiren lipită de ele, acestea se mișcă mai repede, raportează cercetătorii într-un studiu care va apărea în Physical Review Applied. Echipa nu poate spune cu exactitate care este capacitatea optimă de transport a amibelor, dar au atins cele mai mari viteze cu încărcături cu un diametru cuprins între 30 și 60 de microni – o încărcătură impresionantă pentru micii microbi.

„Pentru noi, acest lucru a fost surprinzător”, spune biofizicianul Carsten Beta de la Universitatea din Potsdam, Germania. Intuiția cercetătorilor a fost că microbii se vor deplasa mai încet cu încărcătură decât fără, „și că eficiența răspândirii lor ar fi [continuously] scădea odată cu creșterea dimensiunii încărcăturii”, spune el.

Beta și echipa sa au descoperit, de asemenea, că microbii au deplasat bilele în rafale care au crescut în lungime pentru bilele din ce în ce mai mari. Dar cu cât mingea era mai mare, cu atât mai rar amibele o mișcau deloc. Această combinație de efecte asigură că există un punct dulce care va fi cel mai bun pentru camioanele celulare, așa cum le numește Beta, cu pași relativ mari care apar suficient de frecvent pentru a accelera camioanele în drumul lor spre a lăsa medicamente sau materiale de construcție microscopice.

„În cele din urmă, acest lucru nu se va face cu Dictyostelium ci cu celule amoeboide care sunt prezente în mod intrinsec în corpul uman”, cum ar fi celulele albe din sânge, spune Beta. Între timp, amibele sunt analogi de laborator la îndemână.

„Aceste rezultate sunt perspicace”, spune inginerul mecanic de la Virginia Tech Bahareh Behkam, care studiază microroboții pe bază de celule, dar nu a făcut parte din studiu. „Ar fi interesant să vedem cum se pot schimba dacă se schimbă proprietățile particulelor”.

Asta este ceea ce Beta speră să facă în continuare prin investigarea modului în care microbii se descurcă transportând alte forme decât sferele. De asemenea, el plănuiește să dirijeze mișcările amibelor, poate atrăgându-le cu trasee chimice, în loc să le lase să rătăcească la întâmplare. Ambele aspecte vor fi importante pentru a se asigura că încărcătura utilă ajunge în locurile potrivite.

„Sistemele biohibride, cum ar fi cel descris în această lucrare … vor fi sigure, inteligente și pot acționa ca niște chirurgi celulari care accesează în siguranță zonele inaccesibile în prezent ale corpului uman și facilitează terapia țintită”, spune Behkam.