El movimiento es una característica clave de cada forma de vida, por ejemplo las colonias de bacterias suelen generar nanomovimientos debido a vibraciones en la nanoescala. En un artículo reciente (1) se presenta una nueva técnica que utiliza tambores ultrafinos hechos de bicapas de grafeno con los cuales se puede medir el nanomovimiento de bacterias individuales cuando crecen en medio acuoso.

Las oscilaciones extremadamente pequeñas de las bacterias son el resultado de los procesos biológicos vinculados principalmente con sus flagelos (colas en la superficie celular que las impulsan).

El grafeno, un nanomaterial (nanoplaca) de carbono que consta de una sola hoja de átomos, es extremadamente sensible a las fuerzas externas (2), muy fuerte y posee en general buenas propiedades eléctricas y mecánicas. Cuando una sola bacteria (E. Coli) se adhiere a la superficie del tambor de grafeno genera oscilaciones aleatorias con amplitudes muy bajas, de unos pocos nanómetros (hasta 60 nm, ejerciendo fuerzas de hasta 6 nanonewton en su entorno) que se han podido detectar mediante la escucha del sonido producido.

El fenómeno tiene enormes implicaciones en la detección de la resistencia a los antibióticos. Si las bacterias son resistentes al fármaco, las oscilaciones continúan al mismo nivel. Cuando las bacterias son susceptibles al fármaco y mueren, las vibraciones disminuyen para luego desaparecer por completo.

Gracias a la alta sensibilidad de los tambores, la detección se puede realizar utilizando una sola celda. La sensibilidad de la plataforma de grafeno a los antibióticos la valida para el seguimiento de una importante variedad simultánea de muestras patógenas permitiendo su uso para el diagnóstico rápido y eficaz de la resistencia a los antibióticos.

Una herramienta de diagnóstico invaluable destinada a combatir una amenaza cada vez mayor para la salud humana en el planeta.

Bibliografía.

1) Probing nanomotion of single bacteria with graphene drums. Rosłoń, I.E., Japaridze, A., Steeneken, P.G. et al. Nature Nanotechnology. (2022).

2) A Wearable Skinlike Ultra-Sensitive Artificial Graphene Throat. Yuhong Wei, Yancong Qiao, Guangya JiangGuangya Jiang, Yunfan Wang, Fangwei Wang, Mingrui Li, Yunfei Zhao, Ye Tian, Guangyang Gou, Songyao Tan, He Tian*, Yi Yang*, and Tian-Ling Ren. ACS Nano (2019).