用石墨烯“聆听”细菌“配乐”

你有没有想过细菌会发出独特的声音？如果我们能听到细菌的声音，我们就能知道它们是否还活着。当细菌被抗生素杀死时，这些声音就会停止，除非细菌对抗生素产生耐药性。现在，荷兰代尔夫特理工大学法尔博德·阿里贾尼课题组研究人员成功使用石墨烯捕捉到了单一细菌的低水平噪音。相关研究发表在4月18日《自然·纳米技术》杂志上。

研究团队最初是研究石墨烯的基本力学原理，但他们想知道如果这种极其敏感的材料与单个生物物体接触会发生什么。“石墨烯是碳的一种存在形式，由单层原子组成，也被称为‘神奇材料。”法尔博德·阿里贾尼说，“它非常坚固，具有良好的电气和机械性能，而且对外力也非常敏感。”

研究人员对大肠杆菌进行了首次实验。结果发现，当细菌附着在石墨烯鼓的表面时，它会产生幅度低至几纳米的随机振动，研究人员可以检测并听到单个细菌的声音。

这种极小的振动源自细菌生物的过程，主要来自它们的鞭毛。为了让人们更好地理解石墨烯上细菌鞭毛的“节拍”是多么微小，阿里贾尼打比方说，如果也让细菌来打拳击沙袋的话，它们至少比人类拳击手的拳头力度小100亿倍。现在，这些纳米级的“节拍”可以被转换为音轨并被听到了。

研究人员表示，这项研究对抗生素耐药性的检测具有巨大的意义。实验结果是明确的：如果细菌对抗生素产生耐药性，振动会在相同的水平上继续。当细菌容易受到药物作用时，振动会在一两个小时内逐渐减弱，直到完全消失。由于石墨烯鼓的高灵敏度，只需一个电池就可以检测到这一现象。

阿里贾尼说：“未来，我们的目标是优化我们的单细胞石墨烯抗生素敏感性平台，并针对各种致病样本进行验证。从而最终可以作为一种有效的诊断工具包，在临床实践中快速检测抗生素耐药性。”抗生素耐药性是世界各地对人类健康日益增长的威胁。在对抗抗生素耐药性方面，这将是一个“无价的工具”。

对微观世界，大多数时候我们还是“只见其人，未闻其声”，用显微镜来观察，用染色法、培养法来判断细菌的生死。这次，科研人员打开了新思路。既然石墨烯是这么神奇又敏感的材料，若细菌在其表面运动，会不会留下“脚步”声？这种力度极其轻微，要有灵敏的材料和“耳朵”才能捕捉。研究人员认为，听到细菌活动的声音，就有了判斷细菌活力的新方法。抗生素耐药性是个世界难题，若开发出石墨烯抗生素敏感性平台，则可快速对细菌耐药性进行检验。