Aalto-yliopiston fyysikot ovat keksineet keinon, jolla magneettikenttiä voidaan käyttää uivien bakteerien liikkeen ohjaamiseen.

Tutkijat sekoittivat tavallisia sauvamaisia Bacillus subtilis -bakteereita nesteeseen, joka sisälsi miljoonittain magneettisia nanohiukkasia.

Kun he kytkivät magneetin päälle ja loivat näin magneettikentän, bakteerit kääntyivät ja järjestyivät kentän suuntaiseen jonoon.

”Bakteerit eivät siis itsessään ole magneettisia, kuten jotkut erittäin harvinaiset magnetotaktiset bakteerilajit”, tarkentaa apulaisprofessori Jaakko Timonen.

Sauvabakteerit uiskentelivat ympäriinsä sattumanvaraisesti, kun magneetit olivat poissa päältä.

Sitä mukaa kuin magneettikentän voimakkuutta lisättiin, bakteerit asettuivat yhä paremmin linjaan ja muodostivat lopulta lähes täydellisiä rivejä.

Menetelmä sopii monenlaisiin systeemeihin

Myös nesteen bakteeritiheydellä oli merkitystä, sillä uivat bakteerit luovat nesteeseen turbulenssin kaltaisia virtauksia.

Kun bakteereja on paljon, virtaukset ovat voimakkaita, ja niiden hillitsemiseen tarvitaan siksi voimakkaampi magneettikenttä.

Sama ilmiö eli niin sanottu aktiivinen turbulenssi on havaittu myös joillakin biomolekyyleilla.

”Aktiivinen turbulenssi on tärkeä tutkimusaihe aktiivisen aineen fysiikassa”, kertoo tutkijatohtori Kazusa Beppu.

”Nesteen ja magneettisten nanopartikkelien seos, johon bakteerit on lisätty, on erinomainen väline sen tutkimiseen. Menetelmäämme voi siis soveltaa myös moniin muihin systeemeihin kuin vain bakteerien järjestymiseen.”

Kohti lääkkeitä kehossa kuljettavia mikrorobotteja

Aktiivisella aineella tarkoitetaan materiaaleja, jotka koostuvat useista itsenäisesti toimivista mutta keskenään vuorovaikuttavista partikkeleista tai muista osasista.

Aallon tutkijoiden kehittämästä ohjausmenetelmästä on hyötyä muun muassa tulevaisuuden materiaalien kehityksessä.

Löydön ansiosta voi syntyä esimerkiksi materiaaleja, joista tehdyt mikrorobotit kuljettavat lääkkeitä kohteeseensa elimistössä.

Tutkimusartikkelin julkaisi Communications Physics -lehti.