Ascoltato il suono dei batteri grazie al grafene: ecco a cosa serve

Un gruppo di ricercatori dell'Università tecnica di Delft, in Olanda, è riuscito a catturare il suono di un singolo batterio con l'aiuto di sottilissimo foglio di grafene, il cosiddetto materiale delle meraviglie noto per la sua estrema versatilità. L'esperimento ha significative implicazioni nella lotta all'antibiotico resistenza, in quanto suggerisce la possibilità di capire se un germe sia ancora vivo – e dunque se un farmaco abbia fatto o meno effetto – con l'aiuto del semplice udito.

Tamburo al grafene

Il grafene è un materiale costituito da uno strato monoatomico di atomi di carbonio, caratterizzato da una serie di proprietà che da tempo lo hanno reso di grande interesse in ambito industriale. Il team guidato dal professore Farbod Alijani stava approfondendo alcune questioni relative alla sua meccanica, quando si è chiesto cosa sarebbe successo inserendo nell'equazione l'azione di disturbo di un essere vivente. Con l'aiuto di alcuni esperti di nanobiologia e nanomeccanica, i ricercatori hanno così messo alla prova dei comuni batteri di Escherichia coli con una sorta di tamburo microscopico, formato da una membrana a base di grafene. "Quello che abbiamo visto è stato sorprendente", ha raccontato Alijani; "quando un singolo batterio aderisce alla superficie del grafene genera oscillazioni casuali la cui ampiezza è di pochi nanometri, che siamo stati in grado di registrare. Abbiamo sentito il suono di un singolo batterio".

Perché i batteri fanno rumore?

Le oscillazioni quasi impercettibili rilevate nel corso dei test derivano principalmente dalla spinta del flagello, l'appendice filiforme che di norma consente al batterio di muoversi. "Per capire quanto siano minuscoli questi battiti flagellari sul grafene, basta dire che sono almeno 10 miliardi di volte più piccoli del pugno di un pugile quando colpisce un sacco da boxe", ha spiegato Alijani; "eppure, queste pulsazioni su scala nanometrica possono essere convertite in tracce sonore e ascoltate".

Uno strumento per rilevare l'antibiotico resistenza

Successivi test condotti con i farmaci hanno dimostrato che i batteri resistenti agli antibiotici continuano a produrre oscillazioni senza alcuna variazione percettibile. Al contrario, quando l'antibiotico fa effetto i rumori tendono a diminuire nel giro di una o due ore, fino a sparire del tutto. Grazie all'elevata sensibilità del grafene, il fenomeno può essere rilevato impiegando una sola cellula batterica. Alla luce degli ottimi risultati preliminari, Alijani e colleghi puntano ora a ottimizzare la tecnica e a renderla universale per altri tipi di patogeni. L'obiettivo, si legge in conclusione, è di sviluppare un kit diagnostico "per il rilevamento rapido della resistenza agli antibiotici" che possa entrare di diritto nella routine "della pratica clinica".