Ti sei mai chiesto se i batteri emettono suoni distinti? Se potessimo ascoltare i batteri, saremmo in grado di sapere se sono vivi o meno. Quando i batteri vengono uccisi usando un antibiotico, quei suoni si fermerebbero, a meno che ovviamente i batteri non siano resistenti all'antibiotico. Questo è esattamente ciò che un team di ricercatori della TU Delft, guidato dal dottor Farbod Alijani, è riuscito a fare:hanno catturato il rumore a basso livello di un singolo batterio usando il grafene. Ora, la loro ricerca è pubblicata su Nature Nanotechnology .

Il suono di un singolo batterio

Il team di Farbod Alijani stava inizialmente studiando i fondamenti della meccanica del grafene, ma a un certo punto si sono chiesti cosa sarebbe successo se questo materiale estremamente sensibile venisse a contatto con un singolo oggetto biologico. "Il grafene è una forma di carbonio costituita da un singolo strato di atomi ed è anche conosciuto come il materiale meraviglioso", afferma Alijani. "È molto forte con buone proprietà elettriche e meccaniche ed è anche estremamente sensibile alle forze esterne."

Il team di ricercatori ha avviato una collaborazione con il gruppo di nanobiologia di Cees Dekker e il gruppo di nanomeccanica di Peter Steeneken. Insieme al dottorato di ricerca lo studente Irek Roslon e il dottorando dottor Aleksandre Japaridze, il team ha condotto i suoi primi esperimenti con i batteri E. coli. Cees Dekker:"Quello che abbiamo visto è stato sorprendente. Quando un singolo batterio aderisce alla superficie di un tamburo di grafene, genera oscillazioni casuali con ampiezze di pochi nanometri che potremmo rilevare. Potevamo sentire il suono di un singolo batterio. "

Perforare un tamburo di grafene con un batterio

Le oscillazioni estremamente piccole sono il risultato dei processi biologici dei batteri con il contributo principale dei loro flagelli (code sulla superficie cellulare che spingono i batteri). "Per capire quanto siano piccoli questi battiti flagellari sul grafene, vale la pena dire che sono almeno 10 miliardi di volte più piccoli del pugno di un pugile quando si raggiunge un sacco da boxe. Tuttavia, questi battiti su scala nanometrica possono essere convertiti in colonne sonore e ascoltati e quanto è bello", dice Alijani.

Grafene per il rilevamento rapido della resistenza agli antibiotici

Questa ricerca ha enormi implicazioni per il rilevamento della resistenza agli antibiotici. I risultati sperimentali sono stati inequivocabili:se i batteri erano resistenti all'antibiotico, le oscillazioni continuavano allo stesso livello. Quando i batteri erano suscettibili al farmaco, le vibrazioni sono diminuite fino a una o due ore dopo, ma poi sono scomparse completamente. Grazie all'elevata sensibilità dei tamburi in grafene, il fenomeno può essere rilevato utilizzando una sola cella.

Farbod Alijani afferma:"Per il futuro, miriamo a ottimizzare la nostra piattaforma di sensibilità agli antibiotici unicellulari al grafene e a convalidarla rispetto a una varietà di campioni patogeni. In modo che alla fine possa essere utilizzata come un efficace toolkit diagnostico per il rilevamento rapido della resistenza agli antibiotici in pratica clinica."

Peter Steenken afferma:"Questo sarebbe uno strumento prezioso nella lotta contro la resistenza agli antibiotici, una minaccia sempre crescente per la salute umana in tutto il mondo".

Lo studio è intitolato "Sondare la nanomozione di singoli batteri con tamburi di grafene". + Esplora ulteriormente

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