Les liposomes sont de petites vésicules sphériques à parois constituées de deux couches de lipides et contenant un noyau aqueux. Ces structures artificielles ont été développées pour l'administration de médicaments ou comme supports de substances actives dans des produits cosmétiques. Une autre application possible implique l'encapsulation de nanoparticules magnétiques dans des liposomes pour les utiliser pour transmettre des signaux.

Cette possibilité est discutée dans un article publié par un groupe de chercheurs brésiliens soutenus par la São Paulo Research Foundation—FAPESP en Science ouverte de la Royal Society .

"Notre recherche appartient à la sphère de la science fondamentale mais a des applications potentielles dans des domaines tels que la transmission de signaux informatiques, par exemple. Nous avons construit un modèle avec deux ensembles de liposomes. Un type était nanométrique, avec une taille d'environ 100 nanomètres, et l'autre était un groupe de « géants » mesurant 10 à 20 micromètres, ", a déclaré Iseli Lourenço Nantes Cardoso.

Cardoso est professeur titulaire à l'Université fédérale de l'ABC (UFABC) à Santo André, Brésil et a été co-investigateur principal de l'étude. L'autre chercheur principal était Frank Nelson Crespilho, professeur à l'Institut de chimie de São Carlos de l'Université de São Paulo (IQSC-USP).

Les liposomes nanométriques et géants utilisés dans le modèle ont été conçus pour imiter les porteurs de médicaments et les cellules, respectivement, et de fusionner les uns avec les autres. Au lieu de livrer des médicaments, cependant, les liposomes nanométriques transportaient des nanoparticules de magnétite avec des fluorophores (molécules fluorescentes) ou des lipides chargés électriquement. Les fluorophores et les lipides chargés ont été utilisés pour transmettre des signaux, tandis que les particules magnétiques ont été utilisées pour contrôler la transmission au moyen d'aimants.

« Dans la situation initiale, les vésicules géantes n'avaient pas de fluorophores, charges ou nanoparticules de magnétite. Lors de la fusion avec les liposomes nanométriques, qui contenait des informations lumineuses ou électriques, les vésicules géantes ont incorporé cette information. Ils incorporaient également les particules magnétiques et pouvaient donc être attirés par un aimant vers la station de réception de signaux. Cela a créé la possibilité d'un mécanisme marche/arrêt. Lorsque l'aimant déplace la vésicule vers la station de réception, nous avons l'état 'on'. Quand c'est dans la direction opposée, nous avons le mode 'off', et le signal est bloqué, " expliqua Cardoso.

« Dans le cas du signal lumineux, les vésicules géantes ont été conduites par un tube capillaire vers une liaison fibre optique et de là vers un spectrofluorimètre, qui a enregistré le spectre de fluorescence. Pour le signal électrique, nous avons utilisé un système de transmission de signaux magnéto-électrochimiques. Lorsque les molécules chargées électriquement sont conduites vers une électrode par un aimant, un signal haut se produit. Si l'aimant est retiré, le signal est très faible, " il a dit.

Selon les chercheurs, ces dispositifs peuvent être utilisés pour effectuer des opérations logiques booléennes dans lesquelles les variables et les fonctions n'ont que des valeurs de 0 et 1. Celles-ci seraient combinées par paires pour créer quatre dyades :0-0, 0-1, 1-0 et 1-1. La première dyade (0-0) serait la vésicule géante sans fluorophores, charges ou particules de magnétite. Avec des fluorophores mais pas de magnétite, l'appareil produit mais ne transmet pas de signal lumineux (0-1). Avec de la magnétite mais pas de fluorophores, la vésicule géante peut être transportée mais ne transmet pas de signal lumineux (1-0). Avec à la fois des fluorophores et de la magnétite, il émet un signal lumineux (1-1).

L'étude a été menée dans le cadre du Projet Thématique « Interfaces dans les matériaux :électronique, magnétique, propriétés structurelles et de transport", dont le professeur Adalberto Fazzio est le chercheur principal, et démontré pour la première fois que des nanoparticules magnétiques peuvent être utilisées à l'interface des liposomes pour transmettre des signaux lumineux ou électriques.