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| Impresión artística de un tambor de grafeno que detecta la nanomotricidad de una sola bacteria CREDIT Irek Roslon, TU Delft |
Estudios experimentales han revelado que las bacterias generan ruido
molecular. Un equipo de investigadores de la Universidad Técnica de Delft
consiguió captar el ruido de bajo nivel de una sola bacteria utilizando
grafeno.
Mientras observaban los fundamentos de la mecánica del
grafeno, los científicos se preguntaron qué ocurriría si el grafeno entrara en
contacto con un único objeto biológico. Para determinarlo, los científicos -en
colaboración con el grupo de nanobiología de Cees Dekker y el de nanomecánica
de Peter Steeneken- realizaron experimentos con la bacteria E. coli.
Cuando
la bacteria entra en contacto con tambores de grafeno bicapa ultrafino, genera
una oscilación aleatoria con amplitudes de hasta 60 nm. Al mismo tiempo,
ejerce fuerzas de hasta 6 nN sobre su entorno.
¿Qué causa estas pequeñas oscilaciones?
La respuesta son los procesos biológicos de la bacteria, con la principal
contribución de sus flagelos (colas en la superficie celular que impulsan a
las bacterias).
El Dr. Farbod Alijani, que dirigió el estudio,
dijo: "¡Lo que vimos fue sorprendente! Cuando una sola bacteria se adhiere a
la superficie de un tambor de grafeno, genera oscilaciones aleatorias con
amplitudes tan bajas como unos pocos nanómetros que pudimos detectar. Podíamos
oír el sonido de una sola bacteria".
"Para entender lo minúsculos que son estos latidos
flagelares en el grafeno, cabe decir que son al menos 10.000 millones de veces
más pequeños que el golpe de un boxeador al alcanzar un saco de boxeo. Sin
embargo, estos latidos a nanoescala pueden convertirse en bandas sonoras y
escucharse, y eso es genial".
Los científicos señalaron que "esta
investigación tiene enormes implicaciones para la detección de la resistencia
a los antibióticos. Los resultados experimentales fueron inequívocos: Si las
bacterias eran resistentes al antibiótico, las oscilaciones continuaban al
mismo nivel. Cuando las bacterias eran susceptibles al fármaco, las
vibraciones disminuían hasta una o dos horas después, pero luego desaparecían
por completo. Gracias a la gran sensibilidad de los tambores de grafeno, el
fenómeno puede detectarse con una sola célula".
Farbod Alijani: "De
cara al futuro, nuestro objetivo es optimizar nuestra plataforma de
sensibilidad a los antibióticos con una sola célula de grafeno y validarla
frente a una variedad de muestras patógenas. De modo que, con el tiempo, pueda
utilizarse como un eficaz conjunto de herramientas de diagnóstico para la
detección rápida de la resistencia a los antibióticos en la práctica
clínica."
Peter Steeneken concluye: "Esto sería una herramienta
inestimable en la lucha contra la resistencia a los antibióticos, una amenaza
cada vez mayor para la salud humana en todo el mundo".
Fuentes, créditos y referencias:
Rosłoń, I.E., Japaridze, A., Steeneken, P.G. et al. Probing nanomotion of single bacteria with graphene drums. Nat. Nanotechnol. (2022). DOI: 10.1038/s41565-022-01111-6
Fuente: Universidad Técnica de Delft