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石墨烯成功捕獲細菌震蕩聲音 或可用于抗生素耐藥性的快速檢測
2022年04月19日 10:55:37
來源：化工儀器網 作者：楊 點擊量：5473
研究團隊將大腸桿菌附著在石墨烯鼓的表面，成功檢測到大腸桿菌產生了幅度低至幾納米的隨機振動。并確定細菌鞭毛是納米運動的主要來源。通過實時跟蹤施用抗生素時納米運動的變化，研究團隊證明了石墨烯鼓可以用單細胞靈敏度進行抗生素敏感性測試。
【化工儀器網 行業百態】石墨烯(Graphene)是一種由碳原子以sp2雜化軌道緊密堆積成單層二維蜂窩狀晶格結構的二維材料。1毫米厚的石墨中大約能包含300萬層石墨烯。石墨烯具有優異的光學、電學、力學特性，在材料學、微納加工、能源、生物醫學和藥物傳遞等方面具有重要的應用前景，被認為是一種未來革命性的材料。
自英國曼徹斯特大學物理學家安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫成功用微機械剝離法分離出石墨烯并共同獲得2010年諾貝爾物理學獎后，石墨烯奇異的物理和化學特性就一直讓科研界對其產生極大的研究興趣。
荷蘭代爾夫特理工大學法爾博德·阿里賈尼課題組在研究石墨烯的基本力學原理時，產生了奇妙的想法，他們想知道石墨烯如果與單個生物物體接觸會發生什么。“石墨烯是碳的一種存在形式，由單層原子組成，也被稱為‘神奇材料’。”法爾博德·阿里賈尼說，“它非常堅固，具有良好的電氣和機械性能，而且對外力也非常敏感。”
運動是每一種生命形式的關鍵特征，即使微觀尺度上，細菌菌落也可以在機械懸臂上產生納米運動。而石墨烯材料的高敏感性也許能夠捕捉到細菌的運動所產生的表現。鑒于此，研究團隊將大腸桿菌附著在石墨烯鼓的表面，成功檢測到大腸桿菌產生了幅度低至幾納米的隨機振動。并確定細菌鞭毛是納米運動的主要來源。通過實時跟蹤施用抗生素時納米運動的變化，研究團隊證明了石墨烯鼓可以用單細胞靈敏度進行抗生素敏感性測試。
研究人員表示，這些發現加深了對細胞動力學基礎過程的理解，并為使用石墨烯設備高通量和并行快速篩選抗生素在細菌感染中的有效性鋪平了道路。如果細菌對抗生素產生耐藥性，振動會在相同的水平上繼續。當細菌容易受到藥物作用時，振動會在一兩個小時內逐漸減弱，直到完全消失。這項研究對抗生素耐藥性的檢測具有巨大的意義。
阿里賈尼說：“未來，我們的目標是優化我們的單細胞石墨烯抗生素敏感性平臺，并針對各種致病樣本進行驗證。從而最終可以作為一種有效的診斷工具包，在臨床實踐中快速檢測抗生素耐藥性。”
相關論文Probing nanomotion of single bacteria with graphene drums于4月18日發表在《自然·納米技術》雜志。
論文
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