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Toccando i batteri usando un tamburo di grafene

ENGINEERINGNET.BE – Se riusciamo a sentire i batteri, possiamo dire se è vivo o meno. Quando uccidi i batteri con l’aiuto di antibiotici, i suoni cesseranno, a meno che i batteri non siano resistenti agli antibiotici.

Questo è esattamente ciò che un team di ricercatori della TU Delft guidato dal dottor Farbod Alijani è stato in grado di ottenere: hanno catturato il suono minimo di un singolo batterio usando il grafene.

Il team di Alijani stava inizialmente esplorando le basi della meccanica del grafene, ma a un certo punto si sono chiesti cosa sarebbe successo se questo materiale altamente sensibile fosse entrato in contatto con un singolo oggetto biologico.

Il gruppo di ricerca ha avviato una collaborazione con il gruppo di nanobiologia di Cees Dekker e il gruppo di nanomeccanica di Peter Steinken della TU Delft. Il team ha condotto i primi esperimenti sul batterio Escherichia coli.

Decker: “Quello che abbiamo visto è stato sorprendente. Quando un singolo batterio si attacca alla testa di un tamburo di grafene, si verificano vibrazioni casuali larghe pochi nanometri, che possiamo rilevare. Possiamo sentire il suono di un singolo batterio!”

Vibrazioni estremamente piccole sono il risultato di processi biologici nei batteri, con i flagelli che hanno la quota maggiore. Queste sono le code sulla superficie cellulare che i batteri usano per muoversi.

“Questi colpi di frusta sul grafene sono almeno 10 miliardi di volte più piccoli del pugno di un pugile su un sacco da boxe. Tuttavia, questi colpi su scala nanometrica possono essere convertiti in colonne sonore e ascoltati”, ha detto Allegani.

La ricerca ha enormi implicazioni per la scoperta di batteri resistenti. I risultati sperimentali furono inequivocabili: se i batteri erano resistenti all’antibiotico, le vibrazioni persistevano allo stesso livello.

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Quando i batteri sono stati sensibili al farmaco, i tremori si sono attenuati per un’ora o due e poi sono completamente scomparsi. Grazie all’elevata sensibilità dei barili di grafene, questo fenomeno può essere rilevato solo da un singolo batterio.

Alijani: “In futuro, vogliamo migliorare e convalidare questa piattaforma con una varietà di campioni clinici, in modo che possa essere eventualmente utilizzata come strumento diagnostico per il rilevamento rapido della resistenza agli antibiotici nella pratica clinica”.