Управление движением бактерий с помощью магнитного поля

09.07.2024

Управление движением микроорганизмов представляет собой важную задачу в области биотехнологий и медицины. Финские физики сделали значительный шаг вперед, используя магнитное поле для направления движения бактерий Bacillus subtilis. Это открытие может стать основой для создания программируемых материалов и управления живыми организмами на микроскопическом уровне.

Бактерии Bacillus subtilis, сами по себе не чувствительные к магнитному полю, смогли двигаться в заданном направлении благодаря введению в среду супермагнитных наночастиц. Эти наночастицы создавали условия, в которых бактерии не могли двигаться против направления магнитного поля, так как это было энергетически невыгодно.

Ученые разработали специальную среду, совместимую с живыми организмами, которая содержала эти супермагнитные наночастицы. Бактерии, помещенные в эту среду, подвергались воздействию магнитного поля и начинали двигаться в нужном направлении. Таким образом, было доказано, что внешние магнитные поля могут эффективно управлять движением микроорганизмов.

Это исследование показывает, что магнитные поля, не взаимодействующие напрямую с живыми организмами, могут существенно влиять на их передвижение и жизнедеятельность. Такие технологии открывают новые возможности в разработке сложных биосистем, где управляемость движением микроорганизмов является ключевым аспектом.

Одним из потенциальных применений таких технологий может быть создание программируемых материалов, где микроорганизмы выполняют роль активных элементов. Например, бактерии могут быть использованы для доставки лекарств в организме, что повысит точность и эффективность лечения.

Кроме того, управление движением бактерий при помощи магнитного поля может быть использовано в биореакторах для более эффективного производства биопродуктов. Контролируемое движение бактерий позволит оптимизировать процессы ферментации и повысить выход продукции.

В будущем, такие исследования могут привести к созданию новых биомедицинских устройств и систем, которые будут основаны на управляемом движении микроорганизмов. Это открывает перспективы для разработок в области наномедицины, где точное управление на микроскопическом уровне играет ключевую роль.

Использование магнитных полей для управления движением бактерий Bacillus subtilis демонстрирует значительный потенциал в различных областях науки и техники. Это открытие не только расширяет наше понимание биофизики, но и предлагает новые пути для инновационных разработок в биотехнологиях и медицине.

<< Назад: Подсластитель из яблочных и грушевых отходов 09.07.2024

>> Вперед: Выявлены самые первые биологические признаки аутизма 08.07.2024

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Новый взляд на магнитное поле Земли 31.10.2025

Магнитное поле Земли долгое время считалось относительно стабильной структурой с предсказуемой полярностью. Однако последние исследования японских ученых показывают, что электрическая организация магнитосферы гораздо сложнее и динамичнее, чем предполагалось ранее. Команда исследователей из Киотского, Нагояского и Кюсюского университетов обнаружила, что заряженные области магнитосферы обладают противоположной полярностью по сравнению с традиционными представлениями. Так, утренняя сторона магнитного щита имеет отрицательный заряд, тогда как вечерняя - положительный, вопреки прежним теориям. Юсуке Эбихара из Киотского университета отмечает, что "электрическая сила и распределение зарядов являются следствием, а не причиной движения плазмы". Исследователи пришли к этим выводам с помощью масштабного магнитогидродинамического моделирования, имитирующего взаимодействие солнечного ветра с геомагнитным полем Земли. Моделирование позволило в деталях проследить, как потоки плазмы формируют э ...>>

Влияние белка PF4 на старение крови 31.10.2025

С возрастом наш организм претерпевает множество изменений, в том числе на уровне крови и иммунной системы. Недавние исследования показали, что ключевым фактором этих изменений может быть белок PF4, или platelet factor 4, который играет важную роль в регуляции стволовых клеток костного мозга. Американские ученые из Университета Иллинойса в Чикаго обнаружили, что с возрастом уровень PF4 значительно снижается. Это ослабление контроля над кроветворными стволовыми клетками приводит к нарушению их работы и повышает вероятность развития воспалительных процессов, онкологических заболеваний крови и сердечно-сосудистых проблем. В молодом организме PF4 выполняет функцию "регулятора роста": он контролирует распределение и деление кроветворных стволовых клеток, не позволяя им чрезмерно размножаться. С возрастом эта система контроля ослабевает, клетки начинают делиться чаще, накапливают генетические мутации и постепенно теряют способность создавать полноценные лимфоциты, что ослабляет иммуните ...>>

Музыка юности остается с нами навсегда 30.10.2025

Музыка сопровождает человека всю жизнь, но некоторые мелодии и песни оставляют особенно глубокий след в памяти. Ученые давно замечали, что композиции из подросткового возраста вызывают сильные эмоции даже спустя десятилетия, и недавно международная команда исследователей под руководством Университета Ювяскюля (Финляндия) подтвердила этот эффект научно. В исследовании приняли участие около 2000 человек из 84 стран. Ученые выявили явление, которое они назвали "пиком воспоминаний": эмоциональная привязка к музыке достигает максимума примерно в 17 лет. Именно песни этого периода чаще всего остаются значимыми и вызывают яркие эмоции долгие годы спустя. Интересно, что у мужчин и женщин наблюдаются разные временные рамки этого пика. У мужчин он приходится примерно на 16 лет, тогда как у женщин - на 19. Исследователи объясняют это различие особенностями формирования музыкальной идентичности: юноши чаще ищут самостоятельность и бунт, а девушки связывают музыку с личными отношениями и пере ...>>

Сплав Cr-Mo-Si с уникальными свойствами 30.10.2025

Разработка материалов, способных работать в экстремальных условиях, остается одной из ключевых задач современной инженерии. Особенно это важно для авиации и энергетики, где повышение термостойкости компонентов напрямую влияет на эффективность и надежность оборудования. Международная группа исследователей объявила о создании нового металлического сплава, обладающего уникальным сочетанием свойств: высокой термостойкостью, устойчивостью к коррозии и сохранением пластичности даже при комнатной температуре. Новый сплав содержит хром, молибден и всего 3 атомных процента кремния. Именно кремний способствует формированию плотного слоя оксида хрома на поверхности металла, который действует как невидимый барьер против кислорода и азота при высоких температурах. В отличие от предыдущих сплавов, этот защитный слой формируется без хрупких силицидов, которые обычно снижали пластичность и делали материалы склонными к трещинам. По словам профессора Мартина Гайльмайера из Института технологий Кар ...>>

Открыт лед, замерзающий при комнатной температуре 29.10.2025

Изучение воды продолжает приносить удивительные открытия: несмотря на то, что эта жидкость кажется хорошо известной, она способна проявлять необычные свойства в экстремальных условиях. Международная команда ученых недавно обнаружила новый вид льда, который формируется при комнатной температуре, если вода подвергается сильному давлению. Это открытие не только расширяет наши знания о воде, но и помогает лучше понять процессы в недрах планет и их спутников. Исследователи из Корейского института стандартов и науки совместно с европейскими коллегами, работающими на рентгеновском лазере на свободных электронах (XFEL) в Германии, провели серию экспериментов с водой в динамической ячейке с алмазными наковальнями. Давление изменялось от 0,001 гигапаскаля до 120 гигапаскалей в секунду - в миллионы раз выше атмосферного, при этом температура поддерживалась около 25 °C, близкой к комнатной. В течение сотен циклов ученые наблюдали, как вода многократно замерзает и тает, фиксируя каждый этап с ис ...>>

Случайная новость из Архива Ветряное электричество на бактериях 30.07.2016 Докторант Тайлер Шендрук (Tyler Shendruk) и его коллеги из Оксфордского университета создали виртуальную модель миниатюрной "ветряка", которая вместо энергии ветра использует для своей работы поток движущихся бактерий кишечной палочки (E.coli). Ученые смоделировали на компьютере плавание бактерий в жидкой питательной среде (агаре). После чего виртуально "поместили" в центр этой жидкости вращающийся на оси диск-ротор. Поскольку бактерии движутся хаотично, диск также двигался случайным образом, поворачиваясь то в одну сторону, то в другую. Однако когда в ту же жидкость поместили уже несколько дисков, расположенных рядами, через равные промежутки друг от друга (на всякий случай еще раз напомним, что все это происходило в рамках компьютерной модели), характер их вращения внезапно стал стабильно упорядоченным. А именно, каждый ротор постоянно вращался в одном и том же направлении - по часовой стрелке или против, - причем направления вращения соседних дисков всегда были противоположными. Шендрук с коллегами объяснили это тем, что бактерии образовали с дисками самоорганизующуюся систему. Каждый ротор стал центром обтекающего его со всех сторон потока бактерий, который движется всегда в одну сторону (отсюда и противоположность вращения соседних дисков). Можно сказать, что другого выхода у кишечных палочек и не было, ведь в противном случае их движение вообще бы остановилось. Аналогичные процессы самоорганизации клеток, пишет Шендрук в своей статье, часто наблюдаются и в многоклеточных живых организмах - особенно в растущих тканях, когда масса клеток организованно движется в одно и то же место. "Это спонтанное, но слаженное действие", - отмечает ученый. В целом, значение данной работы состоит не только в создании эффектной модели, демонстрирующей один из важнейших биологических принципов. Конечно, вырабатывать так энергию едва ли целесообразно, однако полученные результаты могут также помочь инженерам в разработке механизмов, включающих живые клетки. Такие механизмы уже разрабатываются: например, это похожий на ската робот, которого приводят в движение клетки сердечной мускулатуры.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025