Estudio de bacterias magnetotácticas mediante microscopía de fuerzas magnéticas a escala nanométrica

Abstract

Las bacterias magnetotácticas (MTB) son microorganismos capaces de orientarse según el campo magnético externo, habilidad que se conoce como “magnetotaxis". Este fenómeno se debe a la presencia de cadenas intracelulares de magnetosomas, nanopartículas magnéticas sintetizadas de forma natural por las bacterias, formadas predominantemente por magnetita (Fe₃O₄). Estas estructuras les confieren propiedades únicas que resultan prometedoras para aplicaciones como la hipertermia magnética, la liberación de fármacos o la remediación ambiental, entre otras. En el presente trabajo, se ha llevado a cabo el análisis de MTB de la cepa Magnetospirillum gryphiswaldense y sus magnetosomas aislados, mediante las técnicas de microscopía de fuerzas atómicas (AFM) y microscopía de fuerzas magnéticas (MFM). Los resultados han permitido caracterizar parámetros morfológicos relevantes de las bacterias, analizar el comportamiento individual de los magnetosomas aislados y detectar directamente su señal magnética en el interior de la célula, confirmando la capacidad del sistema para revelar estructuras subcelulares magnéticas no accesibles por otras técnicas convencionales. Además, se ha evaluado la organización espacial y orientación preferente de las MTB al ser depositadas sobre un soporte con dominios magnéticos, simulando un entorno magnetizado.

Magnetotactic bacteria (MTB) are microorganisms capable of orienting themselves according to the external magnetic field, an ability known as "magnetotaxis". This behavior is due to the presence of intracellular chains of magnetosomes, magnetic nanoparticles naturally synthesized by bacteria, composed predominantly by magnetite (Fe₃O₄). These structures confer them unique properties that are promising for applications such as magnetic hyperthermia, drug delivery, or environmental remediation, among others. In the present work, the analysis of MTB of the Magnetospirillum gryphiswaldense strain and its isolated magnetosomes was carried out using atomic force microscopy (AFM) and magnetic force microscopy (MFM) techniques. The results have allowed us to characterize relevant morphological parameters of the bacteria, to analyze the individual behavior of the isolated magnetosomes, and to directly detect their magnetic signal inside the cell, confirming the ability of the system to reveal magnetic subcellular structures not accessible by other conventional techniques. In addition, the spatial organization and preferential orientation of MTBs when deposited on a support with magnetic domains, simulating a magnetized environment, has been evaluated.