細菌會發(fā)出獨特的聲音嗎？

如果我們能聽到細菌的聲音，就能知道它們是否還活著。當使用抗生素殺死細菌時，這些聲音就會停止，除非細菌對抗生素有抗藥性。

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

團隊最初是在研究石墨烯物理力學的基礎(chǔ)知識時，突然想到了一個奇怪的想法。他們想知道如果這種極其敏感的材料與單個生物物體接觸會發(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，“它非常堅固，具有良好的電氣和機械性能，而且對外力也極為敏感?！?/p>

研究團隊開始與Cees Dekker的納米生物學小組和Peter Steeneken的納米力學小組的合作。科學家們與博士生Irek Roslon和博士后Aleksandre Japaridze博士一起使用大腸桿菌進行了他們的第一次實驗。Cees Dekker說：“我們所看到的是驚人的！當單個細菌粘附在石墨烯鼓的表面時，它會產(chǎn)生隨機振蕩，其振幅低至我們可以檢測到的幾納米。我們能聽到單個細菌的聲音！”

極小的振蕩是細菌進行生物過程的結(jié)果，主要來自它們的鞭毛（細胞表面的尾巴推動細菌）?！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，這些納米級節(jié)拍可以轉(zhuǎn)換成音軌并被聆聽——這有多酷，”Japaridze博士說。

這項研究對檢測抗生素耐藥性具有重大意義。實驗結(jié)果是明確的：如果細菌對抗生素有抗藥性，那么振蕩只會以相同的水平繼續(xù)。當細菌對藥物敏感時，振動會減弱，直到一兩個小時后，它們就完全消失了。由于石墨烯鼓的高靈敏度，只需一個電池即可檢測到這種現(xiàn)象。

Alijani博士說，“對于未來，我們的目標是優(yōu)化我們的單細胞石墨烯抗生素敏感性平臺，并針對各種致病樣本對其進行驗證。因此，最終它可以作為一種有效的診斷工具包，在臨床實踐中快速檢測抗生素耐藥性。”Peter Steeneken總結(jié)道，“抗生素耐藥性對世界各地的人類健康構(gòu)成日益嚴重的威脅，這將是對抗抗生素耐藥性的寶貴工具?！?/p>

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

來源：scitechdaily