磁性细菌---无远弗届的“磁域游侠”

山东农业大学百奥微生物科技协会

磁性细菌（Magnetic bacteria），也称为趋磁细菌（Magnetotactic bacteria），是一类能够感知地球磁场并沿磁场方向定向运动的特殊微生物。它们通过体内合成的磁性颗粒（磁小体）实现这种独特的“趋磁行为”（ 趋磁行为帮助细菌快速定位到适合其代谢的化学梯度环境（如最佳氧浓度）），帮助自身在环境中高效定位适宜生存的区域。-常见于水体和沉积物的微氧环境（如湖泊、海洋或湿地），尤其在氧气与硫化物的交界区域。他们多为厌氧或微好氧细菌，部分属于变形菌门（Proteobacteria）或硝化螺旋菌门（Nitrospirae）。

磁性细菌内的磁小体通常由磁铁矿（Fe₃O₄）或硫复铁矿（Fe₃S₄）构成，排列成链状结构，形成类似“生物指南针”的作用。 这种结构使细菌能主动调整自身方向，沿地球磁感线移动（北半球细菌通常向南运动，南半球反之）。

趋磁细菌的发现及应用情况

趋磁细菌是在1975年由布雷克莫尔(Richard P.Blakemore)发现的，他在一种称为折叠螺旋体(Spirochaeta plicatilis)的趋磁细菌中发现磁小体的存在并命名。Blakemore发现这些细菌在显微镜下观察时总是移向载玻片的一边。如果他拿一个磁铁靠近载玻片，细菌就会向磁铁的N 极移动。

这些细菌之所以有这种举动主要是因为它们产生微小的、含铁的、具有磁性的小颗粒。 每颗颗粒都具有北极和南极。这些细菌将这些小磁铁排成一直线形成一长的磁铁。他们用这种磁铁作为指南针来使他们沿着地磁方向移动。

日本学者Mrtsunaga早在1991年就预计趋磁细菌的磁小体在未来的10年中将是高新技术应用中的一种新的生物资源。小尺寸的超微颗粒磁性与大块材料显著的不同，大块的纯铁矫顽力约为80安/米，而当颗粒尺寸减小到2×10-2微米以下时，其矫顽力可增加1干倍，若进一步减小其尺寸，大约小于6×10-3微米时，其矫顽力反而降低到零，呈现出超顺磁性。利用磁性超微颗粒具有高矫顽力的特性，已作成高贮存密度的磁记录磁粉， 大量应用于磁带、磁盘、磁卡以及磁性钥匙等。利用超顺磁性，人们已将磁性超微颗粒制成用途广泛的磁性液体。同样在医疗领域，也普遍认为趋磁菌有一定的实用前景， 包括生产磁性定向药物或抗体，以及制造生物传感器等。

关于趋磁细菌抗癌方面的研究

苏黎世联邦理工学院Simone Schurle教授团队开发了一种利用磁性螺菌（Magnetospirillum）作为抗癌药物载体的创新方法：通过施加旋转磁场（而非传统静态磁场），驱动含氧化铁颗粒的细菌沿肿瘤血管壁做圆周运动，其推动力比静态磁场强10倍，并结合血管壁细胞间瞬时扩大的空隙，显著提升细菌穿透效率。研究结合细胞培养和小鼠实验、计算机模拟发现，旋转磁场使细菌持续沿血管壁移动，增加其遇到空隙的概率，且无需实时追踪定位。实验中，团队将携带荧光标记脂质体（模拟药物）的细菌注入后，证实其能穿过血管屏障并在肿瘤组织内积累，随后依赖自身运动深入肿瘤核心。此外，针对非磁性治疗菌（如抗癌大肠杆菌），团队提出通过基因工程赋予磁性，以扩展该技术对深层肿瘤的适用性。这一策略融合磁场精准导航与细菌自主迁移能力，为突破传统药物递送屏障提供了高效解决方案。

趋磁细菌

抗癌研究来源：cnBeta :科学家正在尝试用磁性细菌对抗癌症