Bakterielydspor afsløret af grafenmembran

Har du nogensinde spekuleret på, om bakterier laver karakteristiske lyde? Hvis vi kunne lytte til bakterier, ville vi være i stand til at vide, om de er i live eller ej. Når bakterier bliver dræbt ved hjælp af et antibiotikum, ville disse lyde stoppe - medmindre selvfølgelig bakterierne er resistente over for antibiotika. Det er præcis, hvad et team af forskere fra TU Delft, ledet af Dr. Farbod Alijani, nu har formået at gøre:De fangede lavniveaustøj fra en enkelt bakterie ved hjælp af grafen. Nu er deres forskning offentliggjort i Nature Nanotechnology .

Lyden af ​​en enkelt bakterie

Farbod Alijanis hold undersøgte oprindeligt det grundlæggende i grafenets mekanik, men på et vist tidspunkt spekulerede de på, hvad der ville ske, hvis dette ekstremt følsomme materiale kommer i kontakt med et enkelt biologisk objekt. "Graphene er en form for kulstof, der består af et enkelt lag af atomer og er også kendt som vidundermaterialet," siger Alijani. "Den er meget stærk med gode elektriske og mekaniske egenskaber, og den er også ekstremt følsom over for eksterne kræfter."

Holdet af forskere indledte et samarbejde med Cees Dekkers nanobiologigruppe og Peter Steenekens nanomekanikgruppe. Sammen med ph.d. studerende Irek Roslon og postdoc Dr. Aleksandre Japaridze, holdet kørte deres første eksperimenter med E. coli-bakterier. Cees Dekker:"Det, vi så, var slående. Når en enkelt bakterie klæber til overfladen af ​​en grafentromle, genererer den tilfældige svingninger med amplituder helt ned til et par nanometer, som vi kunne detektere. Vi kunne høre lyden af ​​en enkelt bakterie. "

Stansning af en grafentromle med en bakterie

De ekstremt små svingninger er et resultat af bakteriernes biologiske processer med hovedbidrag fra deres flageller (haler på celleoverfladen, der driver bakterier). "For at forstå, hvor små disse flagellerslag på grafen er, er det værd at sige, at de er mindst 10 milliarder gange mindre end en boksers slag, når de når en boksesæk. Alligevel kan disse nanoskalaslag konverteres til lydspor og lyttes til - og hvor er det fedt," siger Alijani.

Graphene til hurtig påvisning af antibiotikaresistens

Denne forskning har enorme implikationer for påvisning af antibiotikaresistens. Forsøgsresultaterne var utvetydige:Hvis bakterierne var resistente over for antibiotikaen, fortsatte svingningerne bare på samme niveau. Når bakterierne var modtagelige for stoffet, faldt vibrationerne indtil en eller to timer senere, men så var de helt væk. Takket være den høje følsomhed af grafentrommer kan fænomenet detekteres ved hjælp af kun en enkelt celle.

Farbod Alijani siger:"For fremtiden sigter vi mod at optimere vores enkeltcellede grafenantibiotikafølsomhedsplatform og validere den mod en række forskellige patogene prøver. Så den i sidste ende kan bruges som et effektivt diagnostisk værktøjssæt til hurtig påvisning af antibiotikaresistens i klinisk praksis."

Peter Steeneken siger:"Dette ville være et uvurderligt værktøj i kampen mod antibiotikaresistens, en stadigt stigende trussel mod menneskers sundhed rundt om i verden."

Undersøgelsen har titlen "Probing nanomotion of single bakterier with graphene trommer." + Udforsk yderligere

Bakterievira:Trofaste allierede mod antibiotikaresistens