假如细菌会“发声”,如何去检测这种声音?

2022-12-09 00:00:00
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核心提示:你有没有想过细菌的鞭毛竟然会像猫咪的尾巴一样左右甩动,甚至还敲击出特定的声音?如果我们可以检测到这特有的声音,就能够知道细菌还存活着!

  你有没有想过细菌的鞭毛竟然会像猫咪的尾巴一样左右甩动,甚至还敲击出特定的声音?如果我们可以检测到这特有的声音,就能够知道细菌还存活着!

  那么,如何去检测这种声音的存在呢?来自荷兰的科学家法尔博德·阿里贾尼的研究,利用石墨烯的结构特征,竟成功地捕捉到了单一细菌的“发声”,该研究发表在《nature nanotechnology》杂志。

  我们知道石墨烯是碳的一种存在形式,并且非常坚固。不仅如此,石墨烯对外力非常敏感,法尔博德·阿里贾尼基于石墨烯的这一基本力学原理,猜想是否细菌的鞭毛鞭打在石墨烯上也会产生震动?结果发现,当细菌附着在石墨烯鼓的表面时,它会产生幅度低至几纳米的随机振动,于是,研究人员可以检测震动的节拍而听到单个细菌的“声音”。

  阿里贾尼打比方说,如果也让细菌来打拳击沙袋的话,它们至少比人类拳击手的拳头力度小100亿倍。现在,这些纳米级的节拍可以被转换为音轨并被听到了。说实话,这好像细菌的鞭毛正在奏乐,不是吗?

  图1 鞭毛运动对纳米运动的影响

  这样的特殊的奏乐形式该如何应用于实际呢?考虑到抗生素耐药性是个世界难题,阿里贾尼对应用场景——抗生素耐药性检测进行验证,发现细菌在抗生素加入后,其“奏乐”的频率会在1-2h内减弱直至完全消失。而实现这一场景的检测只需要石墨烯和一个电池就可以。

  这种方法可以作为一种快速的选择和筛选方法,因为每平方毫米密度超过10,000个纳米运动传感器可以大大提高与96孔板或培养皿培养相比的产量。随着纳米运动检测在尺寸上的显著减小和灵敏度的提高,它有可能发展成为细胞生物学中一种重要的无创监测工具,并为个性化医疗和药物开发中的快速筛选测试提供新的途径。但是,细菌的“耳语”也需要搭配灵敏的“耳朵”才能捕捉。

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