Звуки бактерий были обнаружены с помощью графеновой мембраны
Могут ли бактерии издавать отличительные звуки? Логично предположить, что если бы мы могли слышать бактерии, мы бы знали, живы они или нет. Когда бактерии уничтожаются с помощью антибиотика, эти звуки прекращаются — если, конечно, бактерии не устойчивы к антибиотику. Это именно то, что сейчас удалось сделать ученым из Делфтского технического университета под руководством доктора Фарбода Алиджани: они уловили низкоуровневый шум одной бактерии с помощью графена.
Команда Фарбода Алиджани изначально изучала основы механики графена, но в какой-то момент они задались вопросом, что произойдет, если этот чрезвычайно чувствительный материал вступит в контакт с одним биологическим объектом.
«Графен — это форма углерода, состоящая из одного слоя атомов, также известная как чудо-материал», — говорит Алиджани. «Он очень прочный, с хорошими электрическими и механическими свойствами, а также чрезвычайно чувствителен к внешним силам».
Группа исследователей в сотрудничестве со специалистами по наномеханике провела эксперименты с бактериями кишечной палочки. «То, что мы увидели, было поразительно. Когда одна бактерия прилипает к поверхности графеновой мембраны, она генерирует случайные колебания с амплитудой всего в несколько нанометров, которые мы можем обнаружить. Мы могли слышать звук одной бактерии», — говорят ученые.
Чрезвычайно малые колебания являются результатом биологических процессов бактерий с основным вкладом их жгутиков (хвостов на поверхности клетки, которые толкают бактерии).
«Чтобы понять, насколько малы эти биения жгутиков на графене, стоит сказать, что они по крайней мере в 10 миллиардов раз меньше, чем удар боксера, когда он достигает боксерской груши. Тем не менее, эти наноразмерные биения можно преобразовать в звуковые дорожки и прослушать».
Это исследование имеет огромное значение для выявления устойчивости к антибиотикам.
Результаты эксперимента были однозначными: если бактерии были устойчивы к антибиотику, колебания просто продолжались на том же уровне. Когда бактерии были восприимчивы к препарату, колебания постепенно уменьшались, а затем полностью исчезали. Благодаря высокой чувствительности графеновых мембран это явление можно обнаружить, используя всего одну бактерию.
«Мы стремимся оптимизировать нашу одноклеточную графеновую платформу для определения чувствительности к антибиотикам и проверить ее на различных патогенных образцах. Так что в конечном итоге ее можно будет использовать в качестве эффективного диагностического инструментария для быстрого выявления устойчивости к антибиотикам в клинической практике» — говорят ученые.
«Это стало бы бесценным инструментом в борьбе с устойчивостью бактерий к антибиотикам, постоянно растущей угрозой здоровью людей во всем мире».
Исследование было опубликовано в журнале Nature Nanotechnology.