“石墨”石墨烯成功捕获细菌震荡声音或可用于抗生素耐药性的快速检测

时间：2022-09-09 13:49:09来源：化工仪器网

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石墨烯(Graphene)是一种由碳原子以sp2杂化轨道紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的二维材料。1毫米厚的石墨中大约能包含300万层石墨烯。石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料。

自英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫成功用微机械剥离法分离出石墨烯并共同获得2010年诺贝尔物理学奖后，石墨烯奇异的物理和化学特性就一直让科研界对其产生极大的研究兴趣。

荷兰代尔夫特理工大学法尔博德·阿里贾尼课题组在研究石墨烯的基本力学原理时，产生了奇妙的想法，他们想知道石墨烯如果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。”

运动是每一种生命形式的关键特征，即使微观尺度上，细菌菌落也可以在机械悬臂上产生纳米运动。而石墨烯材料的高敏感性也许能够捕捉到细菌的运动所产生的表现。鉴于此，研究团队将大肠杆菌附着在石墨烯鼓的表面，成功检测到大肠杆菌产生了幅度低至几纳米的随机振动。并确定细菌鞭毛是纳米运动的主要来源。通过实时跟踪施用抗生素时纳米运动的变化，研究团队证明了石墨烯鼓可以用单细胞灵敏度进行抗生素敏感性测试。

研究人员表示，这些发现加深了对细胞动力学基础过程的理解，并为使用石墨烯设备高通量和并行快速筛选抗生素在细菌感染中的有效性铺平了道路。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。这项研究对抗生素耐药性的检测具有巨大的意义。

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。”

相关论文Probing nanomotion of single bacteria with graphene drums于4月18日发表在《自然·纳米技术》杂志。

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