Статья ученого из СарФТИ опубликована в «Nanotechnology and Precision Engineering»

Статья, написанная по результатам исследований 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 номера в качестве основной статьи выпуска. Американский институт физики (American Institute of Physics, AIP) – один из крупнейших издателей научной информации по физике выбрал статью в качестве основного события (Scilight).

Авторы описали новый метод определения наномоторики бактерий с помощью атомно-силовой микроскопии (АСМ). Метод предложен доктором биол. наук, зав. научно-исследовательской лабораторией сканирующей зондовой микроскопии Университета Лобачевского Светланой Плесковой и кандидатом физ.-мат. наук, доцентом кафедры общей физики, зав. учебно-научной лабораторией зондовой микроскопии и физики поверхности СарФТИ НИЯУ МИФИ Максимом Докукиным (в октябре защитил докторскую диссертацию по направлению «Биофизика»).

Максим Докукин пояснил: «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. Но, как правило, традиционные клинические методы определения чувствительности бактерий к антибиотикам требуют достаточно много времени. Обычно в АСМ кантилевер с зондом используется для получения трехмерной карты поверхности, но в данном случае кантилевер использовался нами 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 исследователи 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.

Данный метод может быть особенно полезен для медицинских лабораторий и клиник, поскольку он выполняется гораздо быстрее. Однако в связи с тем, что АСМ может стоить очень дорого, ученые СарФТИ (Саров) и Университета Лобачевского (Нижний Новгород) продолжат свой поиск, исследуя системы, использующие тот же принцип, но более дешевые и простые.

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.