Vous êtes-vous déjà demandé si les bactéries émettent des sons distinctifs ? Si nous pouvions écouter les bactéries, nous pourrions savoir si elles sont vivantes ou non. Lorsque les bactéries sont tuées à l'aide d'un antibiotique, ces sons s'arrêtent, à moins bien sûr que les bactéries ne soient résistantes à l'antibiotique. C'est exactement ce qu'une équipe de chercheurs de la TU Delft, dirigée par le Dr Farbod Alijani, a réussi à faire :ils ont capturé le bruit de faible niveau d'une seule bactérie à l'aide de graphène. Maintenant, leurs recherches sont publiées dans Nature Nanotechnology .

Le son d'une seule bactérie

L'équipe de Farbod Alijani s'intéressait à l'origine aux principes fondamentaux de la mécanique du graphène, mais à un moment donné, ils se sont demandé ce qui se passerait si ce matériau extrêmement sensible entrait en contact avec un seul objet biologique. "Le graphène est une forme de carbone constituée d'une seule couche d'atomes et est également connu comme le matériau miracle", explique Alijani. "C'est très solide avec de belles propriétés électriques et mécaniques, et c'est aussi extrêmement sensible aux forces extérieures."

L'équipe de chercheurs a initié une collaboration avec le groupe de nanobiologie de Cees Dekker et le groupe de nanomécanique de Peter Steeneken. En collaboration avec Ph.D. l'étudiant Irek Roslon et le Dr Aleksandre Japaridze postdoctoral, l'équipe a mené ses premières expériences avec la bactérie E. coli. Cees Dekker :« Ce que nous avons vu était frappant. Lorsqu'une seule bactérie adhère à la surface d'un tambour de graphène, elle génère des oscillations aléatoires avec des amplitudes aussi faibles que quelques nanomètres que nous pouvions détecter. Nous pouvions entendre le son d'une seule bactérie. "

Poinçonner un tambour de graphène avec une bactérie

Les oscillations extrêmement petites sont le résultat des processus biologiques des bactéries avec la contribution principale de leurs flagelles (queues sur la surface cellulaire qui propulsent les bactéries). "Pour comprendre à quel point ces battements flagellaires sur le graphène sont minuscules, il convient de dire qu'ils sont au moins 10 milliards de fois plus petits que le coup de poing d'un boxeur lorsqu'il atteint un sac de frappe. Pourtant, ces battements à l'échelle nanométrique peuvent être convertis en pistes sonores et écoutés - et comme c'est cool", déclare Alijani.

Graphène pour une détection rapide de la résistance aux antibiotiques

Cette recherche a d'énormes implications pour la détection de la résistance aux antibiotiques. Les résultats expérimentaux étaient sans équivoque :si les bactéries étaient résistantes à l'antibiotique, les oscillations se poursuivaient simplement au même niveau. Lorsque les bactéries étaient sensibles au médicament, les vibrations ont diminué jusqu'à une ou deux heures plus tard, mais elles ont ensuite complètement disparu. Grâce à la haute sensibilité des tambours en graphène, le phénomène peut être détecté à l'aide d'une seule cellule.

Farbod Alijani déclare :« Pour l'avenir, nous visons à optimiser notre plateforme de sensibilité aux antibiotiques au graphène unicellulaire et à la valider par rapport à une variété d'échantillons pathogènes. Ainsi, elle pourra éventuellement être utilisée comme une boîte à outils de diagnostic efficace pour la détection rapide de la résistance aux antibiotiques dans pratique clinique."

Peter Steeneken déclare :"Ce serait un outil inestimable dans la lutte contre la résistance aux antibiotiques, une menace croissante pour la santé humaine dans le monde."

L'étude s'intitule "Probing nanomotion of single bacteria with graphene drums". + Explorer plus loin

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