Dlaczego biofilm stanowi wyzwanie w przemyśle XXI wieku?

• Strona główna
• Artykuły
• Dlaczego biofilm stanowi wyzwanie w przemyśle XXI wieku?

2023-03-03  / Autor: Waldemar Ferschke, Centrum Badawczo-Rozwojowe MEDISEPT

Czym jest biofilm?

Biofilm to przylegające do powierzchni stałych, zorganizowane struktury, utworzone przez otoczone warstwą egzopolisacharydu (EPS) komórki drobnoustrojów należących do jednego, kilku, a nawet kilkunastu gatunków. Mikroorganizmy rosnące w populacji biofilmu, pokrytego ochronną macierzą pozakomórkową, wykazują dużo mniejszą wrażliwość na działanie antybiotyków i antyseptyków (są nawet 1000 razy bardziej oporne) oraz na mechanizmy obronne ludzkiego organizmu. Przez to infekcje wywołane przez komórki drobnoustrojów tworzących biofilm stają się źródłem licznych komplikacji zdrowotnych oraz mogą przechodzić w stan przewlekły i nawracać po wyleczeniu.

Dzięki błonie biologicznej bakterie tworzące biofilm uzyskują zdolność adhezji, czyli przylegania do powierzchni biotycznej, np. rany, innej tkanki żywego organizmu lub elementów nieożywionych, np. budynków, systemów wodociągowych, urządzeń domowych i gastronomicznych (np. zmywarki), ociekaczy do naczyń, a nawet powierzchni naczyń czy sztućców, poideł dla zwierząt, pralek.

Proces tworzenia się struktury biofilmu

Proces powstawania biofilmu jest wieloetapowy i złożony. Formowanie biofilmu rozpoczyna się w momencie adhezji mikroorganizmów do powierzchni, a inicjują to tylko niektóre mikroorganizmy, łącząc się wstępnie z powierzchnią materiału pozostającą w permanentnym kontakcie z wodą dzięki słabym wiązaniom van der Waalsa. Pierwsi koloniści przylegają do powierzchni za pomocą słabych, odwracalnych wiązań (faza 1). Jeżeli komórki nie zostaną usunięte na tym etapie, to mogą wówczas przylegać do podłoża za pomocą białek adhezyjnych. To właśnie one ułatwiają przytwierdzanie się kolejnych komórek poprzez tworzenie miejsc adhezji oraz produkcję matriks, która utrzymuje biofilm w całości (faza 2). Po rozpoczęciu kolonizacji biofilm rozwija się poprzez podziały komórek oraz przyłączanie się kolejnych do matriks lub wcześniejszych kolonistów (faza 3). Biofilm zwykle powstaje na podłożu zanurzonym w roztworze wodnym bądź w wilgotnym miejscu i najczęściej spotykamy go w urządzeniach, które mają ciągły kontakt z wodą i z którymi stykamy się na co dzień, takich jak zmywarki czy pralki. Może również odkładać się we wnętrzu rur, prowadząc do ich zniszczenia.

Biofilm charakteryzuje się heterogeniczną strukturą, genetyczną różnorodnością, złożonymi interakcjami w populacji drobnoustrojów i pozakomórkową matrycą polimerycznych substancji, czyli mieszaniną różnych polimerów zawierającą m.in. wzajemnie powiązane polisacharydy, białka, fosfolipidy i kwasy nukleinowe. Matryca ta stanowi ważną frakcję biofilmu, bardzo zróżnicowaną pod względem genezy i właściwości fizykochemicznych. Ostatnią fazą w powstawaniu biofilmu jest proces dojrzewania i tworzenia się mikrokolonii mikroorganizmów oraz dyspersja pojedynczych komórek. Rozpoczyna to nowy cykl tworzenia biofilmu (etap 4).

CAŁA TREŚĆ DOSTĘPNA W "Chemia i Biznes. Rynek Kosmetyczny i Chemii Gospodarczej" nr 4/2022

"Chemia i Biznes. Rynek Kosmetyczny i Chemii Gospodarczej" to kwartalnik biznesowo-informacyjny z zakresu przemysłu kosmetycznego i środków czystości.

chemia gospodarczadetergentyczystośćhigienabiofilmmedycyna