Bandas sonoras bacterianas reveladas por la membrana de grafeno

¿Se ha preguntado alguna vez si las bacterias emiten sonidos característicos?

21.04.2022 - Países Bajos

Si pudiéramos escuchar a las bacterias, podríamos saber si están vivas o no. Cuando se matan las bacterias con un antibiótico, esos sonidos dejan de sonar, a no ser que las bacterias sean resistentes al antibiótico. Esto es exactamente lo que un equipo de investigadores de la Universidad Técnica de Delft, dirigido por el Dr. Farbod Alijani, ha conseguido hacer: capturar el ruido de bajo nivel de una sola bacteria utilizando grafeno. Su investigación se publica ahora en Nature Nanotechnology.

El sonido de una sola bacteria

El equipo de Farbod Alijani estaba estudiando en un principio los fundamentos de la mecánica del grafeno, pero en un momento dado se preguntó qué ocurriría si este material extremadamente sensible entraba en contacto con un único objeto biológico. "El grafeno es una forma de carbono formada por una sola capa de átomos y también se conoce como el material de las maravillas", dice Alijani. "Es muy resistente, con buenas propiedades eléctricas y mecánicas, y también es extremadamente sensible a las fuerzas externas".

El equipo de investigadores inició una colaboración con el grupo de nanobiología de Cees Dekker y el de nanomecánica de Peter Steeneken. Junto con el estudiante de doctorado Irek Roslon y el doctor postdoctoral Aleksandre Japaridze, el equipo realizó sus primeros experimentos con bacterias E. coli. Cees Dekker: "¡Lo que vimos fue sorprendente! Cuando una sola bacteria se adhiere a la superficie de un tambor de grafeno, genera oscilaciones aleatorias con amplitudes tan bajas como unos pocos nanómetros que pudimos detectar. Podíamos oír el sonido de una sola bacteria".

Golpeando un tambor de grafeno con una bacteria

Las pequeñísimas oscilaciones son el resultado de los procesos biológicos de las bacterias, con la contribución principal de sus flagelos (colas en la superficie celular que impulsan a las bacterias). "Para entender lo diminutos que son estos latidos flagelares en el grafeno, cabe decir que son al menos 10.000 millones de veces más pequeños que el golpe de un boxeador al alcanzar un saco de boxeo. Sin embargo, estos latidos a nanoescala pueden convertirse en pistas de sonido y escucharse, y eso es genial", afirma Alijani.

Grafeno para la detección rápida de la resistencia a los antibióticos

Esta investigación tiene enormes implicaciones para la detección de la resistencia a los antibióticos. Los resultados experimentales fueron inequívocos: Si las bacterias eran resistentes al antibiótico, las oscilaciones continuaban al mismo nivel. Cuando las bacterias eran susceptibles al fármaco, las vibraciones disminuían hasta una o dos horas después, pero luego desaparecían por completo. Gracias a la gran sensibilidad de los tambores de grafeno, el fenómeno puede detectarse con una sola célula.

Farbod Alijani: "De cara al futuro, nuestro objetivo es optimizar nuestra plataforma de sensibilidad a los antibióticos con una sola célula de grafeno y validarla frente a una variedad de muestras patógenas. De modo que, con el tiempo, pueda utilizarse como un eficaz conjunto de herramientas de diagnóstico para la detección rápida de la resistencia a los antibióticos en la práctica clínica." Peter Steeneken concluye: "Esto sería una herramienta inestimable en la lucha contra la resistencia a los antibióticos, una amenaza cada vez mayor para la salud humana en todo el mundo".

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