I liposomi sono piccole vescicole sferiche con pareti composte da due strati di lipidi e contenenti un nucleo acquoso. Queste strutture artificiali sono state sviluppate per la somministrazione di farmaci o come vettori di sostanze attive nei prodotti cosmetici. Un'altra possibile applicazione prevede l'incapsulamento di nanoparticelle magnetiche in liposomi per utilizzarle per trasmettere segnali.

Questa possibilità è discussa in un articolo pubblicato da un gruppo di ricercatori brasiliani supportati dalla São Paulo Research Foundation—FAPESP in Royal Society Scienza Aperta .

"La nostra ricerca appartiene alla sfera della scienza di base, ma ha potenziali applicazioni in campi come la trasmissione di segnali computazionali, Per esempio. Abbiamo costruito un modello con due serie di liposomi. Un tipo era nanometrico, con una dimensione di circa 100 nanometri, e l'altro era un gruppo di "giganti" che misuravano da 10 a 20 micrometri, ", ha detto Iseli Lourenço Nantes Cardoso.

Cardoso è professore ordinario presso l'Università Federale dell'ABC (UFABC) a Santo André, Brasile ed è stato co-investigatore principale per lo studio. L'altro investigatore principale era Frank Nelson Crespilho, un professore presso l'Istituto di Chimica São Carlos dell'Università di San Paolo (IQSC-USP).

I liposomi nanometrici e giganti utilizzati nel modello sono stati progettati per imitare i portatori di farmaci e le cellule, rispettivamente, e fondersi tra loro. Invece di consegnare farmaci, però, i liposomi nanometrici trasportavano nanoparticelle di magnetite con fluorofori (molecole fluorescenti) o lipidi caricati elettricamente. I fluorofori e i lipidi carichi sono stati utilizzati per trasmettere segnali, mentre le particelle magnetiche servivano a controllare la trasmissione per mezzo di magneti.

"Nella situazione iniziale, le vescicole giganti non avevano fluorofori, cariche o nanoparticelle di magnetite. Dopo la fusione con i liposomi nanometrici, che conteneva informazioni luminose o elettriche, le vescicole giganti incorporavano queste informazioni. Incorporavano anche le particelle magnetiche e quindi potevano essere attratte da un magnete alla stazione di ricezione del segnale. Questo ha creato la possibilità di un meccanismo on/off. Quando il magnete muove la vescicola verso la stazione ricevente, abbiamo lo stato 'on'. Quando è nella direzione opposta, abbiamo la modalità 'off', e il segnale è bloccato, "Spiega Cardoso.

"Nel caso del segnale luminoso, le vescicole giganti sono state condotte da un tubo capillare ad un collegamento in fibra ottica e da qui ad uno spettrofluorimetro, che ha registrato lo spettro di fluorescenza. Per il segnale elettrico, abbiamo utilizzato un sistema di trasmissione del segnale magneto-elettrochimico. Quando le molecole caricate elettricamente vengono condotte a un elettrodo da un magnete, si verifica un segnale alto. Se il magnete viene rimosso, il segnale è molto basso, " Egli ha detto.

Secondo i ricercatori, questi dispositivi possono essere utilizzati per eseguire operazioni logiche booleane in cui le variabili e le funzioni hanno valori solo di 0 e 1. Questi sarebbero combinati a coppie per creare quattro diadi:0-0, 0-1, 1-0 e 1-1. La prima diade (0-0) sarebbe la vescicola gigante senza fluorofori, cariche o particelle di magnetite. Con fluorofori ma senza magnetite, il dispositivo produce ma non trasmette un segnale luminoso (0-1). Con magnetite ma senza fluorofori, la vescicola gigante può essere trasportata ma non trasmette un segnale luminoso (1-0). Sia con fluorofori che con magnetite, trasmette un segnale luminoso (1-1).

Lo studio è stato condotto nell'ambito del Progetto Tematico "Interfacce nei materiali:elettroniche, magnetico, proprietà strutturali e di trasporto", di cui il Professor Adalberto Fazzio è il principale investigatore, e ha dimostrato per la prima volta che le nanoparticelle magnetiche possono essere utilizzate all'interfaccia del liposoma per trasmettere segnali luminosi o elettrici.