Phát triển thiết bị siêu nhạy nghe thấy vi khuẩn

Thiết bị nghe siêu nhạy do nhóm nghiên cứu từ Đại học Công nghệ Delft (TU Feft) phát triển có thể là chìa khóa giải quyết vấn đề vi khuẩn kháng thuốc.

Nhóm nghiên cứu do kỹ sư Farbod Alijani dẫn đầu đã phát triển thành công một thiết bị nghe siêu nhạy có thể xác định một loại kháng sinh có tiêu diệt được vi khuẩn E. coli hay không, theo nghiên cứu mới xuất bản trên tạp chí Nature Nanotechnology hôm 18/4. Công cụ này dựa vào một vật liệu được gọi là graphene để thu lại âm thanh khó tin của vi khuẩn khi chúng cố gắng di chuyển xung quanh.

Phát triển thiết bị siêu nhạy nghe thấy vi khuẩn
Vật liệu graphene (trái) và vi khuẩn E. coli (phải) nhìn dưới kính hiển vi. (Ảnh: Interesting Engineering)

Graphene từ lâu đã được ca ngợi là vật liệu mang tính cách mạng cho mọi thứ, từ pin mặt trời đến màn hình điện thoại thông minh. Alijani mô tả "đó là một dạng carbon bao gồm một lớp nguyên tử duy nhất". Các nhà khoa học tạo ra phiên bản hữu ích đầu tiên của vật liệu này vào năm 2004 và giành được giải Nobel cho khám phá của họ chỉ 6 năm sau đó.

Loading...

"Nó rất mạnh với các đặc tính điện và cơ học tốt. Một số người gọi graphene là vật liệu kỳ diệu của thế kỷ 21 vì những đặc tính đó. Nó cũng cực kỳ nhạy cảm với các lực bên ngoài. Điều này làm cho vật liệu trở nên hoàn hảo để phát hiện chuyển động từ phần phụ nhỏ - được gọi là roi - mà vi khuẩn E. coli sử dụng để di chuyển", Alijani cho biết.

Âm thanh mà E. coli phát ra khi di chuyển nhỏ hơn ít nhất 10 tỷ lần so với cú đấm của một võ sĩ quyền anh. Tuy nhiên, những "nhịp đập roi siêu nhỏ" ở cấp độ nano này có thể được graphene chuyển đổi thành các "bản nhạc", nhóm nghiên cứu giải thích.


"Nhịp đập roi" của vi khuẩn E. coli được ghi lại bằng thiết bị nghe siêu nhạy. (Video: Cees Dekker Lab)

Alijani đã hợp tác với nhà sinh vật học nano Cees Dekker để phát triển thiết bị nghe siêu nhạy dựa trên graphene. Dự án cho kết quả thực sự ấn tượng ngay từ những thí nghiệm ban đầu.

"Khi một vi khuẩn bám vào bề mặt của graphene, nó tạo ra các dao động ngẫu nhiên với biên độ thấp tới vài nanomet mà chúng ta có thể phát hiện được", Dekker nói. "Với thiết bị nghe siêu nhạy, chúng ta có thể nghe thấy âm thanh của một vi khuẩn duy nhất".

E. coli rất nhỏ nhưng cực kỳ nguy hiểm khi giết chết hàng trăm nghìn người trên thế giới và làm hàng trăm triệu người khác mắc bệnh. Đáng lo ngại hơn là chúng đang phát triển miễn dịch với kho kháng sinh nhanh hơn nhiều so với tốc độ chúng ta phát triển những loại kháng sinh mới.

Công trình này rõ ràng là sẽ hữu ích trong việc tìm hiểu xem một loại kháng sinh có tác dụng loại bỏ nhiễm trùng do vi khuẩn gây ra hay không. Nếu chủng vi khuẩn E. coli kháng thuốc xuất hiện, graphene sẽ ghi nhận không có sự thay đổi trong âm thanh roi đập vào lớp nguyên tử carbon mỏng. Nếu thuốc kháng sinh phát huy tác dụng, các nhịp đập roi sẽ chậm hơn và mờ dần cho đến khi tiếng ồn hoàn toàn dừng lại.

Trong giai đoạn tiếp theo, nhóm của Alijani có kế hoạch tối ưu hóa nền tảng và kiểm tra nó dựa trên nhiều mẫu gây bệnh khác nhau. Mục tiêu cuối cùng của họ là tạo ra một bộ công cụ chẩn đoán hiệu quả để phát hiện nhanh tình trạng kháng thuốc kháng sinh trong thực hành lâm sàng.

Từ khóa liên quan:
Loading...
TIN CŨ HƠN
Công nghệ truyền điện không dây bằng vi sóng

Công nghệ truyền điện không dây bằng vi sóng

Phòng thí nghiệm nghiên cứu hải quân của Mỹ (NRL) truyền thành công 1,6 kW điện qua khoảng cách một kilomet bằng chùm vi sóng từ cơ sở ở Maryland.

Đăng ngày: 26/04/2022
Thiết kế mẫu chuột robot tìm người sống sót ở vùng thiên tai

Thiết kế mẫu chuột robot tìm người sống sót ở vùng thiên tai

Nhóm nghiên cứu đến từ Trung Quốc thiết kế mẫu robot dựa theo kích thước, hình dạng và khả năng luồn lách của chuột thật để hỗ trợ tìm kiếm cứu hộ hoặc thăm dò.

Đăng ngày: 22/04/2022
Các nhà khoa học chuyển hóa “stress” thành điện năng, tương lai ai cũng có thể phóng điện như Thor?

Các nhà khoa học chuyển hóa “stress” thành điện năng, tương lai ai cũng có thể phóng điện như Thor?

Tạo ra điện từ nhịp tim có vẻ phi lý cho đến khi vật liệu đàn hồi này ra đời tại Thụy Sỹ. Đây được xem là một bước tiến của công nghệ, mang lại nhiều ứng dụng trong lĩnh vực y tế.

Đăng ngày: 20/04/2022
Chế tạo thành công

Chế tạo thành công "mũi điện" có thể phát hiện rượu giả

Thiết bị NOS.E của Đại học Công nghệ Sydney không chỉ phân biệt được nguồn gốc, thương hiệu và phân loại rượu mà còn xác định được rượu giả.

Đăng ngày: 20/04/2022
Pin mặt trời mới lập kỷ lục mới về hiệu suất

Pin mặt trời mới lập kỷ lục mới về hiệu suất

Các nhà khoa học Đức kết hợp hai loại vật liệu hấp thụ để phát triển pin mặt trời với hiệu suất chuyển đổi ánh sáng lên tới 24%.

Đăng ngày: 18/04/2022
Hệ thống lỏng lưu trữ năng lượng mặt trời nhiều năm

Hệ thống lỏng lưu trữ năng lượng mặt trời nhiều năm

Các nhà nghiên cứu ở Đại học Công nghệ Chalmers thiết kế một hệ thống năng lượng để lưu trữ năng lượng mặt trời ở dạng lỏng trong thời gian lên tới 18 năm.

Đăng ngày: 14/04/2022
Thuyền đua chạy hoàn toàn bằng điện đầu tiên trên thế giới

Thuyền đua chạy hoàn toàn bằng điện đầu tiên trên thế giới

Nguyên mẫu RaceBird, thuyền đua điện nặng khoảng 800 kg với vận tốc tối đa hơn 90 km/h, lần đầu chạy thử nghiệm trên sông.

Đăng ngày: 14/04/2022
Tiêu điểm
Khoa Học News