نانوابزاری برای شنیدن صدای باکتری‌ها ساخته شد

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، فربد علیجانی که در دانشگاه صنعتی دلفت مشغول به تحقیق است، به تازگی نانوابزاری برای شنیدن صدا باکتری‌ها ساخته است. این ابزار می‌تواند از روی صدای تولید شده توسط باکتری، به زنده بودن آن پی‌ببرد. این فناوری برای تشخیص مقاومت آنتی‌بیوتیکی بسیار کاربردی است.

آیا تا به حال فکر کرده‌اید که باکتری‌ها هم می‌توانند صدا‌های متمایز تولید کنند؟ اگر می‌توانستیم به صدای باکتری‌ها گوش دهیم، می‌توانستیم بدانیم که آیا آن‌ها زنده هستند یا نه. وقتی باکتری‌ها با استفاده از آنتی‌بیوتیک از بین می‌روند، صدا‌های آن‌ها نیز قطع می‌شود، مگر اینکه باکتری‌ها به آنتی‌بیوتیک مقاوم باشند.

این دقیقاً همان کاری است که تیمی از محققان دانشگاه صنعتی دلفت به رهبری فربد علیجانی موفق به انجام آن شده‌اند. آن‌ها صدای بسیار ضعیف یک باکتری را با استفاده از گرافن ضبط کردند. نتایج این تحقیقات آن‌ها در نشریه Nature Nanotechnology منتشر شده است.

تیم 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 ماده شگفت‌انگیز نیز شناخته می‌شود. بسیار قوی با خواص الکتریکی و مکانیکی خوب است و همچنین به نیرو‌های خارجی بسیار حساس است.»

محققان این پروژه با همکاری گروه نانوزیستی سیس دکر و گروه نانومکانیک پیتر استینکن کار خود را آغاز کردند. آن‌ها اولین آزمایش خود را با باکتری E. coli انجام دادند.

سیس دکر می‌گوید: «آنچه ما دیدیم شگفت‌انگیز بود. وقتی یک باکتری به سطح یک درام گرافن می‌چسبد، نوسان‌های تصادفی با دامنه‌های کمتر از چند نانومتر ایجاد می‌کند که می‌توانستیم آن را تشخیص دهیم. ما می‌توانیم صدای یک باکتری را بشنویم.»

نوسانات بسیار کوچک در نتیجه فرآیند‌های زیستی باکتری‌ها بوده و در این بین، سهم اصلی به تاژک‌های آن‌ها (دم روی سطح سلول که باکتری‌ها را به حرکت در می‌آورد) تعلق دارد. 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 بوکس هستند. علیجانی می‌گوید این موضوع خیلی جالب است.

این تحقیق پیامد‌های بسیار زیادی برای تشخیص مقاومت آنتی‌بیوتیکی دارد. نتایج تجربی آن بسیار واضح است. 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 می‌یابد، اما پس از آن کاملاً از بین رود. به لطف حساسیت بالای درام‌های گرافن، این پدیده تنها با استفاده از یک سلول قابل تشخیص است.

فربد 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 به‌عنوان یک ابزار تشخیصی مؤثر برای تشخیص سریع مقاومت آنتی‌بیوتیکی استفاده کرد.»

پیتر استینکن می‌گوید: «این فناوری، یک ابزار ارزشمند در مبارزه با مقاومت آنتی‌بیوتیکی است، که تهدیدی فزاینده برای سلامت انسان در سراسر جهان است.»