موسیقی متن باکتری توسط غشا گرافن آشکار شد




 
آیا تا به حال فکر کرده ­اید که باکتری­ها صداهای متمایز تولید می­کنند؟ اگر می‌توانستیم به باکتری‌ها گوش دهیم، می‌توانستیم بدانیم که آیا آن­ها زنده هستند یا نه. وقتی باکتری‌ها با استفاده از آنتی‌بیوتیک از بین می‌روند، آن صداها قطع می‌شود، مگر اینکه باکتری‌ها به آنتی‌بیوتیک مقاوم باشند. این دقیقاً همان کاری است که گروهی از پژوهشگران دانشگاهTU Delft  به رهبری دکتر فربد علیجانی موفق به انجام آن شده‌اند! آن­ها صدای سطح پایین یک باکتری را با استفاده از گرافن ضبط کردند. اکنون پژوهش آنها در Nature Nanotechnology منتشر شده است.
صدای یک باکتری
گروه فربد علیجانی در ابتدا به دنبال مبانی مکانیک گرافن بودند، اما در نقطه‌ای مشخص به این فکر افتادند که اگر این ماده بسیار حساس با یک جسم زیستی منفرد تماس پیدا کند، چه اتفاقی می‌افتد. علیجانی می­گوید: "گرافن شکلی از کربن است که از یک لایه اتم تشکیل شده و به عنوان ماده­ی شگفت انگیز نیز شناخته می­شود. گرافن بسیار محکم و با خواص الکتریکی و مکانیکی خوب است، همچنین به نیروهای خارجی بسیار حساس است." گروه پژوهشگران همکاری با گروه نانوبیولوژی Cees Dekker و گروه نانومکانیک Peter Steeneken را آغاز کردند. همراه با دانشجوی دکتری Irek Roslon و فوق دکتری Aleksandre Japaridze، این گروه اولین آزمایش خود را با باکتری E. coli انجام دادند. Cees Dekker می­گوید: "آنچه ما دیدیم شگفت‌انگیز بود. وقتی یک باکتری به سطح یک درام گرافنی می‌چسبد، نوسان‌های تصادفی با دامنه‌های کمتر از چند نانومتر ایجاد می‌کند که قادر به تشخیص آن­ها بودیم. ما می‌توانیم صدای یک باکتری را بشنویم. "
زدن درام گرافن با یک باکتری
نوسانات بسیار کوچک در نتیجه فرآیندهای زیستی باکتری­ها با سهم اصلی تاژک­های آن­ها (دم روی سطح سلول که باکتری­ها را به حرکت در می­آورد) است. علیجانی می­گوید: "برای درک اینکه این ضربات تاژک‌دار روی گرافن چقدر ریز هستند، باید گفت که آن­ها حداقل ۱۰ میلیارد برابر کوچک‌تر از ضربه مشت‌زنان در هنگام رسیدن به کیسه پانچ هستند."
گرافن برای تشخیص سریع مقاومت آنتی بیوتیکی
این پژوهش پیامدهای بسیار زیادی برای تشخیص مقاومت آنتی بیوتیکی دارد. نتایج تجربی واضح بود: اگر باکتری­ها به آنتی بیوتیک مقاوم بودند، نوسانات فقط در همان سطح ادامه می­یافت. زمانی که باکتری­ها به دارو حساس شدند، ارتعاشات تا یکی دو ساعت بعد کاهش یافت، اما پس از آن کاملاً از بین رفتند. به لطف حساسیت بالای درام­های گرافن، این پدیده تنها با استفاده از یک سلول قابل تشخیص است. علیجانی می‌گوید: «برای آینده، هدف ما بهینه‌سازی پلت فرم حساسیت آنتی‌بیوتیکی تک سلولی گرافن و اعتبارسنجی آن در برابر انواع نمونه‌های بیماری‌زا است تا در نهایت بتوان از آن به عنوان یک ابزار تشخیصی مؤثر برای تشخیص سریع مقاومت آنتی‌بیوتیکی پژوهش­های بالینی استفاده کرد."  Steenekenمی‌گوید: "این یک ابزار ارزشمند در مبارزه با مقاومت آنتی‌بیوتیکی است که تهدیدی فزاینده برای سلامت انسان در سراسر جهان است."
منبع:         https://nano-magazine.com/news/۲۰۲۲/۴/۱۹/bacterial-soundtracks-revealed-by-graphene-membrane