Sensor herkent bacteriën aan hun geluid

Onderzoekers hebben een opvallend nieuw diagnostisch principe ontwikkeld: bacteriën blijken zich te verraden via minuscule geluidssignaturen. In combinatie met een ultragevoelige sensor en data-analyse opent dit de deur naar snellere identificatie van infecties en antibioticagevoeligheid.

Hoewel bacteriën geen hoorbaar geluid produceren, genereren ze wel mechanische trillingen op nanoschaal. Die trillingen ontstaan wanneer individuele cellen zich hechten aan een oppervlak en metabool actief zijn. Met behulp van een extreem dun grafeenmembraan – feitelijk een nanomechanische resonator – worden deze trillingen omgezet in meetbare signalen.

De trillingen zijn niet willekeurig: elke bacterie produceert een uniek frequentiepatroon, vergelijkbaar met een akoestische vingerafdruk. Door deze signalen te analyseren in tijd-frequentiedomeinen ontstaat een dataset die geschikt is voor classificatie-algoritmen.

Nanodrum

De kern van het systeem is een uiterst gevoelige sensor gebaseerd op een grafeenmembraan dat functioneert als een nanodrum. Zodra een bacterie zich op dit membraan bevindt, induceert hij minieme mechanische bewegingen. Dankzij de lage massa en hoge gevoeligheid van grafeen kunnen zelfs individuele bacteriën worden gedetecteerd.

Deze benadering sluit aan bij bredere ontwikkelingen in micro- en nanosensoriek, waarin mechanische resonanties worden gebruikt om biologische processen direct te meten, zonder optische labels of uitgebreide kweekstappen.

Machine learning koppelt geluid aan soort en resistentie

De echte doorbraak zit in de interpretatie van de signalen. De onderzoekers van TU Delft, SoundCell en het Reinier de Graaf ziekenhuis trainden machine-learningmodellen op grote hoeveelheden vibratiedata. Daardoor kan het systeem bacteriesoorten onderscheiden op basis van hun unieke “geluid”.

Daarnaast blijkt dat veranderingen in het trillingspatroon ook informatie bevatten over de gevoeligheid voor antibiotica. Dit maakt het mogelijk om identificatie en resistentiebepaling in één meetstap te combineren.

Diagnostiek in uren in plaats van dagen

Traditionele microbiologische diagnostiek vereist het kweken van bacteriën, gevolgd door afzonderlijke tests voor antibioticagevoeligheid. Dat proces duurt vaak meerdere dagen.

Met de nieuwe methode kan dit worden teruggebracht tot enkele uren – in sommige gevallen zelfs circa één uur – omdat metingen plaatsvinden op het niveau van individuele bacteriën, zonder kweek.

⚠️ Geen vacatures gevonden.