Bacterias magnetotácticas : aplicaciones biotecnológicas y nanotecnológicas

Abstract

[Abstract] Magnetotactic bacteria (MTB) biomineralize magnetosomes, which are defined as intracellular nanocrystals of the magnetic minerals magnetite (Fe3O4) or greigite (Fe3S4) surrounded by a bilayer phospholipid membrane. Magnetosome synthesis is controlled by a specific set of protein-encoding genes, some of which are found exclusively in the magnetosome membrane (MM) of the cell. During the last decades, interest in nanoscale technology (nanotechnology) and biotechnology has increased significantly due to the development and establishment of new commercial, medical and scientific processes and applications using nanomaterials, some of which are of biological origin. An excellent example of a biological nanomaterial that shows great promise for use in a large number of commercial and medical applications is bacterial magnetite magnetosomes. Unlike chemically synthesized magnetite nanoparticles, magnetosome magnetite crystals are stable single magnetic domains (SD) and therefore are permanently magnetic at room temperature, are of high chemical purity and show a narrow size range and a consistent crystalline morphology. These physicochemical characteristics are important for its use in biotechnological and nanotechnological applications. Applications using magnetiteproducing MTBs, magnetite magnetosomes and/or magnetosome magnetite crystals include and / or involve bioremediation and environmental engineering, cell separation, DNA and antigen recovery/detection, drug delivery, gene delivery, food safety, enzyme immobilization, magnetic hyperthermia and enhancement of magnetic resonance imaging contrast. The ultimate objective of this review is to promote the applications of MTB and magnetosomes in the fields of biotechnology and nanotechnology.

[Resumen] Las bacterias magnetotácticas (MTB) biomineralizan los magnetosomas, que se definen como nanocristales intracelulares de los minerales magnéticos magnetita (Fe3O4) o greigita (Fe3S4) envueltos por una membrana bicapa de fosfolípidos. La síntesis de magnetosomas está controlada por un conjunto específico de genes que codifican proteínas, algunas de las cuales se encuentran exclusivamente en la membrana del magnetosoma (MM) de la célula. Durante las últimas décadas, el interés en la tecnología a nanoescala (nanotecnología) y la biotecnología ha aumentado significativamente debido al desarrollo y establecimiento de nuevos procesos y aplicaciones comerciales, médicos y científicos que utilizan nanomateriales, algunos de los cuales son de origen biológico. Un excelente ejemplo de un nanomaterial biológico que se muestra muy prometedor para su uso en un gran número de aplicaciones comerciales y médicas son los magnetosomas de magnetita bacteriana. A diferencia de las nanopartículas de magnetita sintetizadas químicamente, los cristales de magnetita de magnetosoma son dominios magnéticos únicos estables (SD) y, por lo tanto, son permanentemente magnéticos a temperatura ambiente, son de alta pureza química y muestran un rango de tamaño estrecho y una morfología cristalina consistente. Estas características físico-químicas son importantes para su uso en aplicaciones biotecnológicas y nanotecnológicas. Las aplicaciones que utilizan MTB productoras de magnetita, magnetosomas de magnetita y/o cristales de magnetita de magnetosomas incluyen y/o involucran la biorremediación e ingeniería ambiental, separación celular, recuperación/detección de ADN y antígenos, administración de fármacos, administración de genes, seguridad alimentaria, inmovilización de enzimas, hipertermia magnética y mejora del contraste de las imágenes por resonancia magnética. El objetivo último de esta revisión es promover las aplicaciones de MTB y magnetosomas en los campos de la biotecnología y nanotecnología.