Бактерии издают звуки? Учитывая их размер, можно подумать, что они практически бесшумны. Однако оказывается, что микробы издают свои специфические звуки, которые ученые уловили с помощью сверхчувствительного графенового прибора.
Группе ученых из Делфтского технологического университета в Нидерландах удалось уловить и записать звуки, издаваемые одной бактерией Escherichia coli . На видео можно услышать низкий уровень шума возбудителя. Тонкие звуки бактерий были записаны с помощью сверхчувствительной графеновой мембраны.
Результаты экспериментов были опубликованы в журнале Nature Nanotechnology ( DOI: 10.1038/s41565-022-01111-6 ).
Графен для подслушивания бактерий
Графен — углеродная чешуйка толщиной с одиночный слой атомов — представляет собой революционный наноматериал благодаря своей способности легко проводить электричество, а также исключительной механической прочности и гибкости. Он в 300 раз прочнее стали и очень легкий. Он также обладает бактерицидными свойствами, водонепроницаем и почти прозрачен.
В 2010 году Андрей Гейм и Константин Новоселов из Манчестерского университета получили Нобелевскую премию за исследования графена. Однако теоретическое описание самого материала было создано гораздо раньше, в 1947 году. Этот материал имеет множество применений и потенциал для перехода к технологиям следующего поколения.
Голландские ученые использовали этот материал в своих экспериментах с бактериями. Доктор Фарбод Алиджани и его команда, стоявшие за публикацией, изначально занимались основами механики графена. По мере продвижения исследований ученые начали задаваться вопросом, что произойдет, если этот чрезвычайно чувствительный материал вступит в контакт с одним биологическим объектом.
– Графен — это форма углерода, состоящая из одного слоя атомов. Он известен как чудо-материал. По словам Алиджани, он очень прочен, обладает фантастическими электрическими и механическими свойствами и чрезвычайно чувствителен к внешним воздействиям.
Звуки микробов.
Ученые провели первые эксперименты по подслушиванию микроорганизмов с помощью бактерий кишечной палочки . В целях исследования они инициировали сотрудничество с группой специалистов в области нанобиологии и наномеханики из Делфтского технологического университета. – Это было поразительно. Когда одна бактерия прилипает к поверхности графенового барабана, она генерирует случайные колебания с амплитудой всего несколько нанометров. Мы слышали звук одной бактерии! – восторженно признается Сиес Деккер, руководитель группы экспертов по нанобиологии (записи звуков, издаваемых бактериями, вы можете прослушать в материале ниже).
Чрезвычайно малые колебания, о которых упоминает Деккер, являются результатом биологических процессов в бактериях, в которых главную роль играют жгутики — крошечные хвостики, отрастающие от поверхности клетки, приводящие в движение бактерии. Удары жгутика, по сравнению с Алиджани, как минимум в 10 миллиардов раз слабее удара боксера по боксерской груше. Однако эти наноразмерные биты можно превратить в саундтреки и прослушать.
Обнаружение устойчивости к антибиотикам
Авторы исследования считают, что подслушивание бактерий может быть использовано для выявления устойчивости к антибиотикам. Результаты опытов показали, что бактерии издавали звуки до тех пор, пока их не обработали антибиотиками, т.е. не убили. Если только они не были устойчивы к лекарствам.
Выводы исследователей заключались в том, что если бы мы могли слушать бактерии, мы могли бы узнать, живы они или нет. Опыты показали, что если бактерии были устойчивы к антибиотику, колебания держались на одном уровне. Однако, когда они были подвержены воздействию препарата, вибрация уменьшалась до часа или двух спустя, а затем и вовсе прекращалась.
— В будущем наша цель — оптимизировать эту графеновую платформу чувствительности к антибиотикам и проверить ее с помощью различных образцов патогенов. Все это для того, чтобы в конечном итоге его можно было использовать в качестве эффективного диагностического инструментария для быстрого выявления устойчивости к антибиотикам в клинической практике, подчеркивает Алиджани. «Это был бы бесценный инструмент в борьбе с устойчивостью к антибиотикам, постоянно растущей угрозой для здоровья человека во всем мире», — добавил Питер Стенекен из Технологического университета Делфта.
Источник: Делфтский технологический университет, фото: Ирек Рослон, Делфтский технологический университет
Обязанность проверки проектной документации 
Как нарастить ресницы самостоятельно – инструкция