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石墨烯成功捕獲細(xì)菌震蕩聲音 或可用于抗生素耐藥性的快速檢測(cè)
2022年04月19日 10:55:37
來(lái)源：化工儀器網(wǎng) 作者：楊 點(diǎn)擊量：5471
研究團(tuán)隊(duì)將大腸桿菌附著在石墨烯鼓的表面，成功檢測(cè)到大腸桿菌產(chǎn)生了幅度低至幾納米的隨機(jī)振動(dòng)。并確定細(xì)菌鞭毛是納米運(yùn)動(dòng)的主要來(lái)源。通過(guò)實(shí)時(shí)跟蹤施用抗生素時(shí)納米運(yùn)動(dòng)的變化，研究團(tuán)隊(duì)證明了石墨烯鼓可以用單細(xì)胞靈敏度進(jìn)行抗生素敏感性測(cè)試。
【化工儀器網(wǎng) 行業(yè)百態(tài)】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(jié)構(gòu)的二維材料。1毫米厚的石墨中大約能包含300萬(wàn)層石墨烯。石墨烯具有優(yōu)異的光學(xué)、電學(xué)、力學(xué)特性，在材料學(xué)、微納加工、能源、生物醫(yī)學(xué)和藥物傳遞等方面具有重要的應(yīng)用前景，被認(rèn)為是一種未來(lái)革命性的材料。
自英國(guó)曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)家安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫成功用微機(jī)械剝離法分離出石墨烯并共同獲得2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)后，石墨烯奇異的物理和化學(xué)特性就一直讓科研界對(duì)其產(chǎn)生極大的研究興趣。
荷蘭代爾夫特理工大學(xué)法爾博德·阿里賈尼課題組在研究石墨烯的基本力學(xué)原理時(shí)，產(chǎn)生了奇妙的想法，他們想知道石墨烯如果與單個(gè)生物物體接觸會(huì)發(fā)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(chēng)為‘神奇材料’。”法爾博德·阿里賈尼說(shuō)，“它非常堅(jiān)固，具有良好的電氣和機(jī)械性能，而且對(duì)外力也非常敏感。”
運(yùn)動(dòng)是每一種生命形式的關(guān)鍵特征，即使微觀尺度上，細(xì)菌菌落也可以在機(jī)械懸臂上產(chǎn)生納米運(yùn)動(dòng)。而石墨烯材料的高敏感性也許能夠捕捉到細(xì)菌的運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的表現(xiàn)。鑒于此，研究團(tuán)隊(duì)將大腸桿菌附著在石墨烯鼓的表面，成功檢測(cè)到大腸桿菌產(chǎn)生了幅度低至幾納米的隨機(jī)振動(dòng)。并確定細(xì)菌鞭毛是納米運(yùn)動(dòng)的主要來(lái)源。通過(guò)實(shí)時(shí)跟蹤施用抗生素時(shí)納米運(yùn)動(dòng)的變化，研究團(tuán)隊(duì)證明了石墨烯鼓可以用單細(xì)胞靈敏度進(jìn)行抗生素敏感性測(cè)試。
研究人員表示，這些發(fā)現(xiàn)加深了對(duì)細(xì)胞動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)過(guò)程的理解，并為使用石墨烯設(shè)備高通量和并行快速篩選抗生素在細(xì)菌感染中的有效性鋪平了道路。如果細(xì)菌對(duì)抗生素產(chǎn)生耐藥性，振動(dòng)會(huì)在相同的水平上繼續(xù)。當(dāng)細(xì)菌容易受到藥物作用時(shí)，振動(dòng)會(huì)在一兩個(gè)小時(shí)內(nèi)逐漸減弱，直到完全消失。這項(xiàng)研究對(duì)抗生素耐藥性的檢測(cè)具有巨大的意義。
阿里賈尼說(shuō)：“未來(lái)，我們的目標(biāo)是優(yōu)化我們的單細(xì)胞石墨烯抗生素敏感性平臺(tái)，并針對(duì)各種致病樣本進(jìn)行驗(yàn)證。從而最終可以作為一種有效的診斷工具包，在臨床實(shí)踐中快速檢測(cè)抗生素耐藥性。”
相關(guān)論文Probing nanomotion of single bacteria with graphene drums于4月18日發(fā)表在《自然·納米技術(shù)》雜志。
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