Investigadors de l’IBEC utilitzen la microscopia EFM per desvetllar els secrets de la supervivència de les endospores bacterianes

acs-nano-gabrielwebUn grup de recerca de l’IBEC ha revelat noves estratègies de supervivència de les endospores bacterianes utilitzant la Microscopia de Forces Electrostàtiques (EFM) per analitzar el seu nivell d’hidratació en diferents condicions d’humitat relativa.

Read more…

Imatge: Imatges d’EFM d’una endospora i d’una cèl·lula bacteriana en condicions de baixa (a dalt) i alta (a baix) humitat relativa. L’augment del contrast en les imatges produïdes en condicions d’alta humitat relativa es relaciona amb l’absorció d’humitat de l’endospora i la cèl·lula bacteriana.

Les endospores, considerades la forma de vida més resistent del planeta, es produeixen a partir de certes cèl·lules bacterianes en resposta a la falta de nutrients. Estan compostes per una microcàpsula hermètica feta de proteïnes i lípids que conté el material genètic bacterià, i el seu disseny els permet resistir condicions ambientals adverses.

Les endospores poden romandre en estat latent durant dècades en molts entorns, incloent l’aire, el sòl o la matèria orgànica. No obstant això, una vegada s’exposen a les condicions ambientals apropiades, aquestes poden germinar de tornada a la seva forma cel·lular vegetativa en qüestió de minuts, constituint una estratègia de supervivència clau per als organismes vius.

Una de les propietats més destacades de les endospores bacterianes és la seva resposta als canvis d’humitat relativa de l’entorn (higroscopicitat), ja que absorbeixen la humitat de l’ambient sense que això comprometi la seva viabilitat, la qual cosa pot estar relacionada amb la manera com distribueixen internament l’aigua.

El grup del Gabriel Gomila, Nanoscale Bioelectrical Characterization, en col·laboració amb l’Antonio Juárez, investigador associat de l’IBEC i professor de la UB, han emprat la Microscopia de Forces Electrostàtiques (EFM), una variació de la Microscopia de Força Atòmica que permet mesurar les propietats internes d’hidratació de les endospores en condicions d’alta humitat relativa.

‘Hem pogut observar com l’estructura de les endospores és capaç de preservar el seu nucli, on es troba l’ADN, fins i tot sotmetent-les a condicions de baixa hidratació, independentment de les condicions relatives d’humitat. Aquesta propietat clau s’afegeix a la resta d’habilitats extraordinàries de les endospores’ diu el Gabriel. ‘Aquesta propietat també és la base de la seva sorprenent resposta a l’aigua, que ha donat lloc a investigar nous dispositius recol·lectors d’energia basats en endospores que poden generar energia elèctrica a través de l’evaporació d’una massa d’aigua, així com dispositius electromecànics d’espores amb quantum dots de grafè’.

Els resultats d’aquesta recerca demostren la precisió i potencial de la tècnica EFM per mesurar les propietats higroscòpiques d’objectes a petita escala, la qual cosa pot ser de gran interès per a d’altres aplicacions nano-higroscòpiques. Alguns exemples són els materials sensibles a l’aigua per a l’emmagatzematge d’energia, els processos biològics dependents de la humitat, com la producció de micotoxines (una de les majors amenaces per a la seguretat alimentària) o els aerosols que emprin nanopartícules rellevants per a les ciències atmosfèriques.
—–

Paper: Marc Van Der Hofstadt, Rene Fabregas, Ruben Millan-Solsona, Antonio Juarez, Laura Fumagalli & Gabriel Gomila (2016). Internal Hydration Properties of Single Bacterial Endospores Probed by Electrostatic Force Microscopy. ACS Nano, 10.1021/acsnano.6b06578

Partially supported by the FP7-funded Nanomicrowave project (FP7/People-2012-ITN 317116.EU).