細(xì)菌會(huì)發(fā)出獨(dú)特的聲音嗎？

如果我們能聽(tīng)到細(xì)菌的聲音，就能知道它們是否還活著。當(dāng)使用抗生素殺死細(xì)菌時(shí)，這些聲音就會(huì)停止，除非細(xì)菌對(duì)抗生素有抗藥性。

荷蘭代爾夫特理工大學(xué)Farbod Alijani 博士領(lǐng)導(dǎo)的一組研究人員使用超薄雙層石墨烯制成的鼓，在其水生長(zhǎng)環(huán)境中捕獲了單個(gè)細(xì)菌的低水平噪聲，研究發(fā)表在《Nature Nanotechnology》雜志上。

團(tuán)隊(duì)最初是在研究石墨烯物理力學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)時(shí)，突然想到了一個(gè)奇怪的想法。他們想知道如果這種極其敏感的材料與單個(gè)生物物體接觸會(huì)發(fā)生什么?！笆┦且环N由單層原子組成的碳，也被稱為神奇材料，”Alijani博士說(shuō)，“它非常堅(jiān)固，具有良好的電氣和機(jī)械性能，而且對(duì)外力也極為敏感。”

研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)始與Cees Dekker的納米生物學(xué)小組和Peter Steeneken的納米力學(xué)小組的合作?？茖W(xué)家們與博士生Irek Roslon和博士后Aleksandre Japaridze博士一起使用大腸桿菌進(jìn)行了他們的第一次實(shí)驗(yàn)。Cees Dekker說(shuō)：“我們所看到的是驚人的！當(dāng)單個(gè)細(xì)菌粘附在石墨烯鼓的表面時(shí)，它會(huì)產(chǎn)生隨機(jī)振蕩，其振幅低至我們可以檢測(cè)到的幾納米。我們能聽(tīng)到單個(gè)細(xì)菌的聲音！”

極小的振蕩是細(xì)菌進(jìn)行生物過(guò)程的結(jié)果，主要來(lái)自它們的鞭毛（細(xì)胞表面的尾巴推動(dòng)細(xì)菌）?！笆┥系倪@些鞭毛拍打的力度至少比拳擊手的出拳小100億倍。然而，這些納米級(jí)節(jié)拍可以轉(zhuǎn)換成音軌并被聆聽(tīng)——這有多酷，”Japaridze博士說(shuō)。

這項(xiàng)研究對(duì)檢測(cè)抗生素耐藥性具有重大意義。實(shí)驗(yàn)結(jié)果是明確的：如果細(xì)菌對(duì)抗生素有抗藥性，那么振蕩只會(huì)以相同的水平繼續(xù)。當(dāng)細(xì)菌對(duì)藥物敏感時(shí)，振動(dòng)會(huì)減弱，直到一兩個(gè)小時(shí)后，它們就完全消失了。由于石墨烯鼓的高靈敏度，只需一個(gè)電池即可檢測(cè)到這種現(xiàn)象。

Alijani博士說(shuō)，“對(duì)于未來(lái)，我們的目標(biāo)是優(yōu)化我們的單細(xì)胞石墨烯抗生素敏感性平臺(tái)，并針對(duì)各種致病樣本對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證。因此，最終它可以作為一種有效的診斷工具包，在臨床實(shí)踐中快速檢測(cè)抗生素耐藥性?！盤eter Steeneken總結(jié)道，“抗生素耐藥性對(duì)世界各地的人類健康構(gòu)成日益嚴(yán)重的威脅，這將是對(duì)抗抗生素耐藥性的寶貴工具。”

文章DOI鏈接：https:///10.1038/s41565-022-01111-6

來(lái)源：scitechdaily