Статья, написанная по результатам исследований, проводившихся в коллаборации ученых ННГУ им. Н.И. Лобачевского и Саровского физико-технического института (СарФТИ) НИЯУ МИФИ, опубликована в журнале «Nanotechnology and Precision Engineering», а также выбрана для представления на обложке журнала как наиболее интересное исследование. Необходимо также отметить, что данная статья выбрана в качестве основного события (Scilight) известного издательства AIP (Американский институт физики).
В статье «Nanomotion of bacteria to determine metabolic profile» описан новый метод определения наномоторики бактерий с помощью атомно-силовой микроскопии (АСМ), предложенный доктором биол. наук, заведующей научно-исследовательской лабораторией сканирующей зондовой микроскопии Университета Лобачевского Светланой Плесковой и кандидатом физ.-мат. наук, доцентом кафедры общей физики, заведующим учебно-научной лабораторией зондовой микроскопии и физики поверхности СарФТИ НИЯУ МИФИ Максимом Докукиным.
Помимо обычных, легко детектируемых движений (например, плавания), бактерии демонстрируют наномоторику, а именно, локальные движения, не превышающие нескольких десятков нанометров. Анализ наномоторики бактерий может дать представление об их метаболической активности, а также реакции бактерий на различные лекарства, применяемые против них. Это связано с тем, что наномоторика бактерий чувствительна к их пищевым предпочтениям и виду окружающей среды. По сравнению с традиционными клиническими методами определения чувствительности бактерий к антибиотикам, которые требуют достаточно длительного времени, предложенный метод позволяет практически сразу видеть воздействие антибиотиков на бактерии.
Обычно в АСМ кантилевер с зондом используется для получения трехмерной карты поверхности, но в данном случае кантилевер использовался для детектирования нанометровых осцилляций, создаваемых бактериями прикрепленными к кантилеверу.
Авторы работы обнаружили, что различные штаммы бактерий создают очень специфические профили колебаний, что позволяет легко различать разные типы бактерий. Эти профили наномоторики могут меняться в зависимости от питательной среды, которой питаются бактерии и лекарств, добавленных в нее.
Для получения результатов авторы сначала прикрепили бактериальные микроорганизмы к кантилеверу АСМ, проверив их наличие с помощью сканирующей электронной микроскопии. Затем они использовали математический анализ для обработки полученных сигналов колебаний кантилевера АСМ с целью найти закономерности и разницу между различными видами бактерий.
По словам Максима Докукина (СарФТИ НИЯУ МИФИ), данный метод может быть особенно полезен для медицинских лабораторий, поскольку он выполняется гораздо быстрее. Однако в связи с тем, что АСМ может стоить очень дорого, ученые СарФТИ НИЯУ МИФИ и Университета Лобачевского, работающие в сотрудничестве, продолжат поиск, исследуя более дешевые и простые системы, использующие тот же принцип.
Справка
Scilights демонстрирует наиболее интересные исследования в области физических наук, опубликованные в журналах издательства AIP. Scilight — это научный обзор, в котором кратко излагаются недавно опубликованные исследования, подчеркивая их значимость для определенной области. Статьи, включенные в Scilights, отбираются редакторами журналов издательства AIP. Scilights пишутся профессиональными научными авторами и публикуются одновременно с оригинальной научной статьей.
Источник: «Nanomotion of bacteria to determine metabolic profile», by S.N. Pleskova, E.V. Lazarenko, N.A. Bezrukov, R.N. Kriukov, A.V. Boryakov, M.E.Dokukin, and S.I. Surodin, Nanotechnology and Precision Engineering (2023). Ссылка на статью: https://doi.org/10.1063/10.0022171.
