I batteri possono emettere suoni? È logico presumere che se potessimo sentire i batteri, sapremmo se sono vivi o meno. Quando i batteri vengono uccisi con un antibiotico, questi suoni cessano, a meno che, ovviamente, i batteri non siano resistenti all'antibiotico. Questo è esattamente ciò che gli scienziati della Delft University of Technology, guidati dal dottor Farbod Alijani, sono riusciti a fare: hanno catturato il rumore di basso livello di un singolo batterio usando il grafene.
Il team di Farbod Alijani ha inizialmente studiato la meccanica di base del grafene, ma a un certo punto si è chiesto cosa sarebbe successo se questo materiale estremamente sensibile fosse entrato in contatto con un singolo oggetto biologico.
Il grafene è una forma di carbonio costituita da un singolo strato di atomi, noto anche come materiale miracoloso, afferma Alijani. È molto durevole, con buone proprietà elettriche e meccaniche, ed è anche estremamente sensibile alle forze esterne.
Un team di ricercatori, in collaborazione con esperti di nanomeccanica, ha condotto esperimenti con batteri E. coli. Quello che abbiamo visto è stato fantastico. Quando un singolo batterio si attacca alla superficie di una membrana di grafene, genera vibrazioni casuali con un'ampiezza di pochi nanometri che possiamo rilevare. Potevamo sentire il suono di un singolo batterio", affermano gli scienziati.
Le fluttuazioni estremamente piccole sono il risultato dei processi biologici dei batteri con il contributo principale dei loro flagelli (code sulla superficie della cellula 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 colpisce un sacco da boxe. Tuttavia, questi ritmi su scala nanometrica possono essere convertiti in tracce audio e ascoltati.
Questo studio è di grande importanza per identificare la resistenza agli antibiotici.
I risultati dell'esperimento furono inequivocabili: se i batteri erano resistenti all'antibiotico, le fluttuazioni continuavano semplicemente allo stesso livello. Quando i batteri erano suscettibili al farmaco, le fluttuazioni sono gradualmente diminuite e poi sono completamente scomparse. A causa dell'elevata sensibilità delle membrane di grafene, questo fenomeno può essere rilevato utilizzando un solo batterio.
“Miriamo a ottimizzare la nostra piattaforma di grafene unicellulare per i test di suscettibilità agli antibiotici e a testarla su una varietà di campioni patogeni. Quindi potrebbe eventualmente essere utilizzato come strumento diagnostico efficace per rilevare rapidamente la resistenza agli antibiotici nella pratica clinica", affermano gli scienziati.
"Questo sarebbe uno strumento prezioso nella lotta contro la resistenza agli antibiotici nei batteri, una minaccia sempre crescente per la salute umana in tutto il mondo".
Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Nature Nanotechnology.
2022-04-19 10:39:28
Autore: Vitalii Babkin