На поверхности вашей коже постоянно звучит музыкальная симфония, исполняемая самыми необычными музыкантами - бактериями. Исследователи из Делфтского технологического университета в Нидерландах выяснили, что бактерии способны издавать звуки, и придумали уникальную технологию для прослушивания этих мелодий в режиме реального времени.
Irek Roslon, TU Delft
Новое открытие, опубликованное в понедельник в издании Nature Nanotechnology, может сыграть решающую роль в оценке степени устойчивости или восприимчивости того или иного вида бактерий к антибиотикам. Это серьезная проблема здравоохранения, так как глобальная ежегодная смертность от самых распространенных устойчивых вариантов инфекций оценивают примерно в 720 тысяч человек. Если ситуацию не удастся изменить, то к 2030 году в мире от преждевременной смерти умрут 100 миллионов человек, а через 35 лет эта цифра увеличится до 300 миллионов.
Чтобы уловить низкоуровневые звуки бактерий, исследователи использовали графеновую мембрану, состоящую из одного слоя атомов углерода. Поместив штаммы кишечной палочки на микроскопический барабан, покрытый графеновой пленкой, исследователи смогли уловить вибрацию хвостов бактерий (жгутиков, которые работают подобно гребному винту), которые издавали очень, очень тихий звук.
"То, что мы наблюдали, было потрясающе! Как только одна бактерия попадаете на графеновую мембрану, она воспроизводит хаотичные импульсы амплитудой в несколько нанометров, которые удалось зарегистрировать", - рассказывает Кейс Деккер, физик из технического университета Делфта и соавтор исследования, о своей работе. - "Нам удалось услышать звук одного микроорганизма!".
"Чтобы понять, насколько слабы удары бактерий по графеновой плёнке, нужно отметить, что они примерно в 10 -15 млрд. раз слабее, чем удар боксёра по боксёрской груше", - поясняет Фарбод Алиджани, инженер-механик из Делфтского технологического университета и ведущий автор исследования. "Тем не менее, этот наноразмерный бит можно преобразовать в саундтреки и прослушать".
Исследователи также заметили, что при воздействии антибиотика бактерия переставала вибрировать жгутиком через час-полтора. Однако если микроорганизм отличался устойчивостью, то он продолжал "бить в свой барабан". Алиджани и его команда считают, что новое открытие позволит своевременно выявлять устойчивость патогенных штаммов бактерий к противомикробным препаратам, что даст возможность врачам заблаговременно разрабатывать новые методы лечения.
В ближайшее время специалисты планирует модернизировать свою технологию и протестировать ее на различных патогенных вариантах, чтобы ее можно было использовать в качестве эффективного диагностического инструмента для быстрой идентификации устойчивости к антибиотикам в рамках клинической практики.
Источники: Nature Nanotehnology (https://www.nature.com/articles/s41565-022-01111-6)
