Un aspetto dell'attività batterica è la produzione delle cosiddette vescicole di membrana extracellulare (MV):"pacchetti" biologici avvolti in una membrana a doppio strato lipidico, portando ad esempio materiale genetico. Oltre ad avere specifiche funzioni biologiche, Le MV sono sempre più utilizzate nelle applicazioni nanobiotecnologiche, compresa la somministrazione di farmaci e il trasporto di enzimi. Al fine di comprendere meglio i processi che coinvolgono le MT, una conoscenza completa delle loro proprietà fisiche è essenziale. In particolare, il grado di eterogeneità delle vescicole rilasciate da un singolo tipo di batterio è un punto importante. Ora, Azuma Taoka dell'Università di Kanazawa, Nobuhiko Nomura dell'Università di Tsukuba e colleghi hanno risposto a questa domanda, e dimostrare un'eterogeneità fisica precedentemente non riconosciuta nelle vescicole di membrana di quattro tipi di batteri.

I ricercatori hanno applicato la microscopia a forza atomica (AFM) di imaging di fase per studiare le proprietà fisiche delle MV prodotte da E. coli, P. aeruginosa, P. denitrificans e B. subtilis . Nell'imaging di fase AFM, un campione viene "tappato" con una punta a sbalzo oscillante di dimensioni nanometriche; il ritardo osservato nell'oscillazione della punta rispetto all'oscillazione libera fornisce una misura della dissipazione di energia dovuta all'interazione con la superficie del campione. Questa dissipazione, a sua volta, è legato alle proprietà fisiche della superficie, compresa l'adesione, elasticità e frizione, le cui variazioni sono dovute a differenze compositive.

Taoka, Nomura e colleghi hanno registrato immagini di fase di molti MV, e codificato a colori le MV su una scala che va da "non aderente/duro" (bassa adesione, elasticità e/o attrito) a "aderente/morbido" (elevata adesione, elasticità e/o attrito). Analizzando queste mappe, gli scienziati hanno scoperto un'elevata diversità di proprietà fisiche delle VM. Hanno controllato se le mappe sono cambiate durante l'imaging; le proprietà fisiche erano stabili nel tempo, quindi si potrebbe concludere che la diversità è una caratteristica intrinseca delle MV.

I ricercatori hanno scoperto che l'eterogeneità fisica è causata da fattori biologici, poiché le dimensioni della VM e gli sfasamenti non sono correlati. Per di più, hanno osservato che diversi tipi di batteri formano MV con diverse distribuzioni di proprietà fisiche. Finalmente, gli scienziati hanno sostenuto che l'elevata eterogeneità osservata riflette l'eterogeneità della composizione chimica dei MV.

Il lavoro di Taoka, Nomura e colleghi non solo presentano importanti informazioni sulle proprietà delle MV prodotte da diversi batteri, ma mostra anche il potere dello sfasamento AFM come strumento per le vescicole biologiche. Citando i ricercatori:"Si prevede che l'utilizzo di queste tecniche all'avanguardia per la mappatura fisica su scala nanometrica contribuirà a fornire ulteriori informazioni dettagliate sulla natura sconosciuta delle MV batteriche e a chiarire i meccanismi molecolari a supporto delle loro funzioni".