Bakteerit rummuttavat

Taiteilijan näkemys grafeenirummusta, joka havaitsee yksittäisen bakteerin nanoliikkeen

Oletko koskaan miettinyt, pitävätkö bakteerit erottuvia ääniä? Jos voisimme kuunnella bakteereja, voisimme tietää, ovatko ne elossa vai eivät. Kun bakteerit tapetaan antibiootilla, nuo äänet loppuvat – elleivät bakteerit ole resistenttejä antibiootille.

Juuri näin Delftin yliopiston tutkijaryhmä, jota johtaa dr. Farbod Alijani on nyt onnistunut: he vangitsivat yksittäisen bakteerin metelöinnin grafeenin avulla.

Farbod Alijanin tiimi tutki alun perin grafeenin mekaniikan perusteita, mutta jossain vaiheessa he ihmettelivät, mitä tapahtuisi, jos tämä erittäin herkkä materiaali joutuisi kosketuksiin yhden biologisen kohteen kanssa.

"Grafeeni on hiilen muoto, joka koostuu yhdestä atomikerroksesta ja tunnetaan myös ihmemateriaalina", Alijani sanoo. "Se on erittäin vahva ja siinä on hienot sähköiset ja mekaaniset ominaisuudet, ja se on myös erittäin herkkä ulkoisille voimille."

Tutkijaryhmä aloitti yhteistyön Cees Dekkerin nanobiologian ryhmän ja Peter Steekenen nanomekaniikkaryhmän kanssa. Yhdessä tohtoriopiskelija Irek Roslonin ja postdoc tri Aleksandre Japaridzen kanssa ryhmä suoritti ensimmäiset kokeensa E. coli -bakteerilla.

Yksittäisen Escherichia coli solun on havaittu generoivan satunnaisia värähtelyjä, joiden amplitudit ovat jopa 60 nm ja ne kohdistavat jopa 6 nN voimia ympäristöönsä. Grafeenirummut voivat tehdä antibioottiherkkyystestauksen yhden bakteerisolun herkkyydellä.

Cees Dekker: ”Se mitä näimme, oli silmiinpistävää! Kun yksittäinen bakteeri kiinnittyy grafeenirummun pintaan, se tuottaa satunnaisia värähtelyjä, joiden amplitudit ovat niinkin pieniä kuin muutaman nanometrin, jonka voimme havaita. Voimme kuulla yksittäisen bakteerin äänen!"

Äärimmäisen pienet värähtelyt ovat seurausta bakteerien biologisista prosesseista ja pääasiallinen osuus on niiden flagella (solun pinnalla oleva pyrstö, joka kuljettaa bakteereja). "Nämä nanomittaiset iskut voidaan muuntaa ääniraidoiksi ja kuunnella - ja kuinka siistiä se onkaan”, Alijani hehkuttaa.

Tällä tutkimuksella on valtava vaikutus antibioottiresistenssin havaitsemiseen. Kokeen tulokset olivat yksiselitteiset: Jos bakteerit olivat resistenttejä antibiootille, heilahtelut vain jatkuivat samalla tasolla. Kun bakteerit olivat herkkiä lääkkeelle, tärinä väheni tunnin tai kaksi myöhemmin, mutta sitten ne hävisivät kokonaan.

Tällainen tutkimusmenetelmä olisi omiaan taistelussa antibiootille vastuskykyisiä bakteereita vastaan.

Aiheesta aiemmin:

Elektroniikkaa ja bakteereja

Sähköä syöviä mikrobeja