Multifunktionale bakterielle Nanomagnete für Biotechnologie und Medizin

Maßgeschneiderte Magnetosomen: Verbesserte Diagnostik- und Therapieverfahren durch Steigerung der Zellausbeute von Magnetospirillum gryphiswaldense. Lesen Sie mehr im Artikel von Frank Mickoleit, Sabine Rosenfeldt,  Anna Schenk, Dirk Schüler und René Uebe...

Transmissionselektronenmikroskopische Aufnahme einer Wildtyp-Zelle von Magnetospirillum gryphiswaldense mit  isolierten Partikel (Inset, unten links). Letztere bestehen aus einem Magnetitkern, welcher von einer biologischen Membran (Pfeile) umgeben ist. DOI: 10.1007/s12268-021-1593-5 © Die Autoren 2021.

 

Magnetische Eisenoxid-Nanopartikel sind vielversprechende Nanomaterialien für eine Vielzahl biotechnologischer und biomedizinischer Anwendungen, beispielsweise als magnetische Transportsysteme, zur Wärmeerzeugung in der Hyperthermie oder als Kontrastmittel in bildgebenden Verfahren [1]. Letztere erfordern spezielle und möglichst einheitliche magnetische Eigenschaften, die insbesondere von der Partikelgröße, ihrer Form und der chemischen Reinheit abhängen. Diese können in chemischen Syntheseverfahren jedoch oft nur schwer gesteuert werden. Im Unterschied dazu bilden magnetotaktische Bakterien wie Magnetospirillum gryphiswaldense (Mikrobe des Jahres 2019) MagnetitNanopartikel von erstaunlich hoher chemischer Reinheit und Kristallinität sowie einheitlicher Form und Größe (Abb. 1). Die Biosynthese dieser Partikel erfolgt innerhalb von membranumhüllten Organellen, den Magnetosomen, und wird durch mehr als 30 verschiedene Gene gesteuert. Die oben genannten physikochemischen Eigenschaften verleihen den Magnetosomen eine hohe Magnetisierung, welche es den Bakterien durch Aneinanderreihung mehrerer Organellen ermöglicht, sich am Erdmagnetfeld zu orientieren [2]. Da sich die Magnetitkerne zusammen mit der sie umhüllenden Magnetosomenmembran aus den Zellen isolieren lassen, besteht schon seit längerem ein erhebliches Interesse, Magnetosomen in Biotechnologie und Medizin einzusetzen.

 

Den Artikel von Frank Mickoleit et al. finden Sie in der BIOspektrum-Ausgabe 4/21: "Multifunktionale bakterielle Nanomagnete für Biotechnologie und Medizin"