Les nanoparticules magnétiques biosynthétisées par des bactéries pourraient bientôt jouer un rôle important en biomédecine et en biotechnologie. Des chercheurs de l'Université de Bayreuth ont maintenant développé et optimisé un procédé d'isolement et de purification de ces particules à partir de cellules bactériennes. Lors des premiers tests, les magnétosomes ont montré une bonne biocompatibilité lorsqu'ils ont été incubés avec des lignées cellulaires humaines. Les résultats, présenté dans la revue Acta Biomaterialia , sont donc une étape prometteuse vers l'utilisation biomédicale des magnétosomes dans les techniques d'imagerie diagnostique ou comme vecteur dans les applications d'administration magnétique de médicaments.

La bactérie magnétotactique Magnetospirillum gryphiswaldense produit des nanoparticules magnétiques intracellulaires, ce qu'on appelle les magnétosomes. Ceux-ci sont disposés en forme de chaîne semblable à un collier de perles, formant ainsi une sorte d'aiguille de boussole magnétique qui permet aux bactéries de naviguer le long du champ magnétique terrestre. Contrairement aux nanoparticules produites chimiquement, les magnétosomes présentent une forme et une taille étonnamment uniformes d'environ 40 nanomètres, une structure cristalline parfaite, et des propriétés magnétiques prometteuses. De plus, ils sont entourés d'une membrane biologique qui peut être équipée de fonctionnalités biochimiques supplémentaires selon les besoins. Les particules sont donc très attractives pour un certain nombre d'applications biomédicales et biotechnologiques.

Une équipe interdisciplinaire de scientifiques de l'Université de Bayreuth a désormais défini des critères de qualité pour les magnétosomes purifiés, qui sont nécessaires pour les applications futures. En particulier, ceux-ci incluent l'uniformité (homogénéité) des magnétosomes, un haut degré de pureté, et l'intégrité de la membrane qui entoure chaque magnétosome individuel et assure la stabilité. À la fois, les chercheurs de Bayreuth ont établi et optimisé une méthode par laquelle les magnétosomes peuvent être isolés en douceur des bactéries. La procédure nouvellement développée remplit non seulement les critères de qualité, mais est également adaptable pour l'isolement de quantités plus importantes requises dans le large éventail d'applications envisagées en biomédecine et en biotechnologie.

Le procédé de purification des magnétosomes développé à Bayreuth repose sur les propriétés physiques des nanoparticules magnétiques. D'abord, les magnétosomes sont séparés des autres composants cellulaires non magnétiques par des colonnes magnétiques. Seconde, en raison de la densité élevée des nanoparticules, une étape supplémentaire d'ultracentrifugation permet l'élimination des impuretés résiduelles. La qualité des suspensions de magnétosomes purifiées a été évaluée par des techniques physico-chimiques. En outre, la biocompatibilité a été testée en étroite collaboration avec l'hôpital universitaire d'Iéna. Ces analyses ont révélé des valeurs de vitalité élevées des lignées cellulaires humaines traitées au magnétosome, même à des concentrations élevées de particules. Cela indique une bonne biocompatibilité selon les normes DIN pertinentes, ce qui représente une condition préalable à l'utilisation de magnétosomes dans les techniques d'imagerie magnétique ou le ciblage des cellules cancéreuses par administration de médicament contrôlée magnétiquement. De plus, les nanoparticules pourraient avoir un grand potentiel dans le domaine de la théranostique, qui combine un diagnostic précis avec une thérapie ciblée ultérieure.