Taki dźwięk wydają bakterie. Pierwsze nagranie w historii
Każdy z nas zapewne kiedyś zastanawiał się, czy bakterie wydają jakieś dźwięki. Naukowcy z TU Delft poznali odpowiedź na to pytanie i zarejestrowali dźwięki o niskim natężeniu wydawane przez pojedynczą bakterię za pomocą grafenu.
Zespół uczonych z TU Delft pod kierownictwem dr Farboda Alijaniego początkowo zajmował się podstawami mechaniki grafenu, ale w pewnym momencie zaczął zastanawiać się, co się stanie, jeżeli ten materiał zetknie się z obiektem biologicznym, np. bakterią.
- Grafen jest formą węgla składającą się z pojedynczej warstwy atomów i jest znany jako cudowny materiał. Jest bardzo wytrzymały, ma dobre właściwości elektryczne i mechaniczne, a jednocześnie jest niezwykle wrażliwy na działanie sił zewnętrznych - powiedział dr Alijani.
Naukowcy postanowili przeprowadzić eksperyment z bakteriami E. coli. Odkryli, że kiedy pojedyncza bakteria przylega do powierzchni bębna grafenowego, generuje losowe oscylacje o amplitudzie zaledwie kilku nanometrów, które można wykryć. To było niesamowite, bo udało się wykryć dźwięk bakterii.
Oscylacje są wynikiem procesów biologicznych zachodzących w bakteriach, do których w głównej mierze przyczyniają się ich flagelle (wici na powierzchni komórki, które napędzają bakterie).
- Aby zrozumieć, jak małe są te uderzenia flagelli na grafenie, warto powiedzieć, że są one co najmniej 10 miliardów razy mniejsze niż uderzenie boksera w worek treningowy. A jednak te uderzenia w nanoskali można przekształcić w ścieżki dźwiękowe i słuchać ich - i jakże jest to fajne - dodał dr Alijani.
Badania te mają ogromny wpływ na wykrywanie oporności na antybiotyki. Potwierdzono, że jeżeli bakterie były oporne na antybiotyk, oscylacje utrzymywały się na tym samym poziomie. Gdy bakterie były wrażliwe na lek, drgania zmniejszały się do godziny lub dwóch później, ale potem całkowicie zanikały. Dzięki wysokiej czułości bębnów grafenowych zjawisko to można wykryć przy użyciu zaledwie jednej komórki.
- W przyszłości zamierzamy zoptymalizować naszą grafenową platformę wrażliwości na antybiotyki dla pojedynczych komórek i zwalidować ją na różnych próbkach patogenów. Tak, aby ostatecznie można było ją wykorzystać jako skuteczny zestaw narzędzi diagnostycznych do szybkiego wykrywania oporności na antybiotyki w praktyce klinicznej - podsumował dr Alijani.
