研究發(fā)現：“神奇材料”石墨烯能讓細菌聽(tīng)到細菌的聲音

你有沒(méi)有想過(guò)細菌會(huì )發(fā)出獨特的聲音?如果我們能聽(tīng)到細菌的聲音，我們就能知道它們是否還活著(zhù)。當細菌被抗生素殺死時(shí)，這些聲音就會(huì )停止，除非細菌對抗生素產(chǎn)生耐藥性?，F在，荷蘭代爾夫特理工大學(xué)法爾博德·阿里賈尼課題組研究人員成功使用石墨烯捕捉到了單一細菌的低水平噪音。相關(guān)研究發(fā)表在18日《自然·納米技術(shù)》雜志上。

研究團隊最初是研究石墨烯的基本力學(xué)原理，但他們想知道如果這種極其敏感的材料與單個(gè)生物物體接觸會(huì )發(fā)生什么。“石墨烯是碳的一種存在形式，由單層原子組成，也被稱(chēng)為‘神奇材料’。”法爾博德·阿里賈尼說(shuō)，“它非常堅固，具有良好的電氣和機械性能，而且對外力也非常敏感。”

研究人員對大腸桿菌進(jìn)行了首次實(shí)驗。結果發(fā)現，當細菌附著(zhù)在石墨烯鼓的表面時(shí)，它會(huì )產(chǎn)生幅度低至幾納米的隨機振動(dòng)，研究人員可以檢測并聽(tīng)到單個(gè)細菌的聲音。

這種極小的振動(dòng)源自細菌生物的過(guò)程，主要來(lái)自它們的鞭毛。為了讓人們更好地理解石墨烯上細菌鞭毛的“節拍”是多么微小，阿里賈尼打比方說(shuō)，如果也讓細菌來(lái)打拳擊沙袋的話(huà)，它們至少比人類(lèi)拳擊手的拳頭力度小100億倍?，F在，這些納米級的“節拍”可以被轉換為音軌并被聽(tīng)到了。

研究人員表示，這項研究對抗生素耐藥性的檢測具有巨大的意義。實(shí)驗結果是明確的：如果細菌對抗生素產(chǎn)生耐藥性，振動(dòng)會(huì )在相同的水平上繼續。當細菌容易受到藥物作用時(shí)，振動(dòng)會(huì )在一兩個(gè)小時(shí)內逐漸減弱，直到完全消失。由于石墨烯鼓的高靈敏度，只需一個(gè)電池就可以檢測到這一現象。

阿里賈尼說(shuō)：“未來(lái)，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進(jìn)行驗證。從而最終可以作為一種有效的診斷工具包，在臨床實(shí)踐中快速檢測抗生素耐藥性。”抗生素耐藥性是世界各地對人類(lèi)健康日益增長(cháng)的威脅。在對抗抗生素耐藥性方面，這將是一個(gè)“無(wú)價(jià)的工具”。

總編輯圈點(diǎn)

對微觀(guān)世界，大多數時(shí)候我們還是“只見(jiàn)其人，未聞其聲”，用顯微鏡來(lái)觀(guān)察，用染色法、培養法來(lái)判斷細菌的生死。這次，科研人員打開(kāi)了新思路。既然石墨烯是這么神奇又敏感的材料，若細菌在其表面運動(dòng)，會(huì )不會(huì )留下“腳步”聲?這種力度極其輕微，要有靈敏的材料和“耳朵”才能捕捉。研究人員認為，聽(tīng)到細菌活動(dòng)的聲音，就有了判斷細菌活力的新方法?？股啬退幮允莻€(gè)世界難題，若開(kāi)發(fā)出石墨烯抗生素敏感性平臺，則可快速對細菌耐藥性進(jìn)行檢驗。(科技日報實(shí)習記者 張佳欣)

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關(guān)鍵詞： 單一細菌 低水平振動(dòng) 神奇材料 大腸桿菌