A Brief Introduction to Biofilms
|
|
|
|
|
Biofilm in pipe section.
Biofilm in stream in Yellowstone National Park.
Biofilm scraped from reverse osmosis membrane.
Dental plaque is biofilm.,annak ellenére, hogy nem ismeri a biofilm kifejezést, rendszeresen találkozott biofilmekkel. Például a fogakon kialakuló plakk, amely fogszuvasodást okoz, egyfajta bakteriális biofilm. A” gunk”, amely eltömíti a háztartási csatornákat, szintén biofilm. Ha valaha is sétáltál egy patakban vagy folyóban, lehet, hogy megcsúszott a sziklákon, amelyek nyálkás voltak a biofilmmel. Egy sportsérülésből származó, tartós fertőzés valószínűleg biofilm volt., Így megy ez: biofilmek-ott vannak, ahol akarsz lenni.
Tehát mi a biofilm?
a biofilm élő, szaporodó mikroorganizmusokból, például baktériumokból áll, amelyek kolóniaként vagy közösségként léteznek. Más szóval, a biofilmek életben vannak, és összetett társadalmi struktúrájuk van, amelyet a tudósok és a mérnökök még mindig megpróbálnak megfejteni, egy olyan struktúra, amely védi őket, és lehetővé teszi számukra a növekedést.
hogyan alakulnak a biofilmek?,
biofilm alakul ki, amikor bizonyos mikroorganizmusok (például bizonyos típusú baktériumok) nedves környezetben tapadnak egy tárgy felületéhez, és elkezdenek szaporodni. A mikroorganizmusok egy nyálkás, ragasztószerű anyag kiválasztásával kötődnek az objektum felületéhez. A biofilmek szinte bármilyen elképzelhető felületen kialakulhatnak: fémek, műanyagok, természetes anyagok (például sziklák), orvosi implantátumok, konyhai pultok, kontaktlencsék, pezsgőfürdő vagy medence falai (észrevetted valaha, hogy a pezsgőfürdő vagy a medence oldala kissé nyálkásnak tűnt?,), emberi és állati szövet, és így tovább. Valóban, ahol a nedvesség, a tápanyagok és a felület kombinációja létezik, ott valószínűleg biofilmek is megtalálhatók.
A biofilm közösségi létre egyetlen olyan mikroorganizmus, de a természet bacter szinte mindig áll a keverékek számos faj baktériumok, valamint gombák, algák, élesztők, egysejtűek, illetve más mikroorganizmusok, valamint a nem-élő törmeléket, korróziós termékek. Például több mint 500 baktériumfajt azonosítottak a tipikus fogászati plakk biofilmekben!
mekkora lehet a biofilm?,
a biofilmek olyan vékonyak lehetnek, hogy elkerüljék a szabad szemmel történő észlelést—csak néhány sejtréteg vastag. A biofilmek, amelyek szinte biztosan léteznek a konyhapulton, például általában észrevehetetlenek a szem számára (kivéve, ha néhány főiskolai hallgatóhoz hasonlóan gyakran nem mossa meg a számlálókat). Ők is nőnek, hogy lesz sok hüvelyk vastag; valószínűleg nem egy pulton (legalábbis reméljük, nem), de minden bizonnyal az algák a sziklákon egy patakmederben.
mi teszi a biofilm összetartását?,
a mérnökök és a tudósok felfedezték, hogy a biofilmeket cukros molekuláris szálak tartják össze, amelyeket együttesen “extracelluláris polimer anyagoknak” neveznek (egy olyan kifejezés, amely lényegében azt jelenti, hogy “vegyületek vagy anyagok, amelyek a sejtek falain kívül képződnek”) vagy “EPS.”A sejtek EPS-szálakat termelnek, és ezeket a szálakat tartják össze, lehetővé téve számukra, hogy komplex, háromdimenziós, csatolt közösségeket fejlesszenek ki, amelyek ellenállnak a támadásoknak, amelyek elpusztítják az egyes sejteket, amelyek nem részei a biofilm kolóniának.,
p> P. Dirckx, Center for Biofilm Engineering, Montana State University, Bozeman
1.ábra. A Biofilm Életciklusa.
1. A szabadon lebegő, vagy planktonikus baktériumok víz alatti felületen találkoznak, és perceken belül kapcsolódhatnak egymáshoz. Elkezdenek nyálkás extracelluláris polimer anyagokat (EPS) előállítani, majd a felületet kolonizálni.
2., EPS termelés lehetővé teszi a feltörekvő biofilm közösség, hogy dolgozzon ki egy komplex, háromdimenziós szerkezet, amely befolyásolja a különböző környezeti tényezők. A Biofilm közösségek órákon belül fejlődhetnek.
3. A biofilmek kis vagy nagy sejtcsomók leválasztásával vagy egyfajta “vetési diszpergálással” terjedhetnek, amely felszabadítja az egyes sejteket. A leválás egyik típusa lehetővé teszi a baktériumok számára, hogy az eredeti közösség után egy felülethez vagy egy biofilmhez kapcsolódjanak.
hogyan kezelhetők a káros biofilmek?
Ah!, Most itt jutunk el a biofilmek kérdésének lényegéhez. Olvassa el figyelmesen ezt a kis részt, mert amikor ide jut a lényeg, meg fogja érteni, miért olyan radikális és fontos a biofilmek tanulmányozása, és ennek a hipertextbooknak a többi része értelme lesz Önnek. Látod, a káros mikroorganizmusok, például a baktériumok hatékony kezelését (azaz megsemmisítését) sok éven át rossz szempontból tanulmányozták! Így van., A káros mikroorganizmusokat elszigetelten tanulmányozták (sajnos még mindig nagy mértékben), nem pedig egy biofilm kolónia tagjaiként, ahol általában tartózkodnak.
beszéljük meg ezt egy példával. Hallottál már valaha egy szájvízről, amelyet úgy hirdetnek, hogy ” több millió baktériumot ölnek meg érintkezéskor?”Ez valószínűleg egy őszinte kijelentés a szájvíz társaságtól (hé, nem próbálunk senkit kiűzni az üzletből; azonban szeretnénk segíteni nekik üzleti tevékenységük jobb elvégzésében). De most fontolja meg ezt. A baktériumok milliói egy plakk biofilmbe vannak beágyazva a szádban., Hogyan hatol be a szájvíz a biofilmbe, hogy ténylegesen kapcsolatba lépjen az egyes baktériumok millióival? Jó kérdés. Ne feledje, hogy azt mondtuk, hogy a biofilmek meglehetősen vastagok lehetnek, és úgy tűnik, hogy képesek védekező mechanizmusokat kialakítani a külső támadások ellen.,
az A tény, hogy a mai szájvíz, antibiotikumok, háztartási tisztítószerek, fertőtlenítőszerek, a legtöbb kezelés képletek által kifejlesztett vizsgálati hatásuk káros mikroorganizmusok egy planktonic állam (az állam, amelyben a mikroorganizmusok lebegnek egy megoldás, mint az egyének, nem része egy biofilm kolónia csatolt felület). Tehát, bár az ilyen kezelések valóban megölhetik a baktériumok millióit érintkezéskor, ezeknek a kezeléseknek a hatása súlyosan korlátozott, ha olyan valós környezetekre alkalmazzák őket, amelyekben az elpusztítandó mikroorganizmusok valójában egy biofilm tagjai.,
A következtetés az, hogy jelenleg agresszíven által követett biofilm kutatók a világ körül, hogy a teljes tanulmány a kezelés káros mikroorganizmusok kell vizsgálni ennek fényében az új ismereteket, hogy azok a mikroorganizmusok ténylegesen jelen magukat a környezet: mint bacter. Meg kell érteni a biofilmek szerkezetét, növekedését, védelmi mechanizmusait, reprodukcióját és minden más aspektusát, valamint új kezeléseket és módszereket kell kidolgozni e kezelések hatékonyságának értékelésére.,
ezek a nagy kihívások azok számára, akik belépnek a biofilmek területére. Sok előrelépés történt már, de sokkal többet kell érteni és tenni mind a hatékony kezelések kifejlesztése, mind a biofilmekről és azok következményeiről szóló társadalom oktatása terén. Ezért mondjuk, hogy ez egy jó terület a fiatalok számára, hogy a biológia, a mikrobiológia, a környezetmérnök és a tudomány, a biokémia és más tudományágak karrierközpontjaként tekintsenek.
Ó, és fejezzük be a szájvízről szóló történetet., Tekintettel arra, amit a fogászati plakkról tudunk, körülbelül öt percig jó szájvízgel kell gargalizálnia, hogy megölje azokat a baktériumok millióit, amelyek a fogakon vannak, “átlagos” mennyiségű plakkkal bevonva.
mik a biofilmek pénzügyi hatásai?
a biofilmek évente több milliárd dollárba kerülnek az Egyesült Államoknak energiaveszteségekben, berendezéskárosodásban, termékszennyeződésben és orvosi fertőzésekben., A biofilmek azonban óriási lehetőségeket kínálnak a veszélyes hulladéklerakók bioremedálására, a települési és Ipari víz-és szennyvíz bioszűrésére, valamint biobarrierek kialakítására a talaj és a talajvíz szennyeződéstől való védelme érdekében. A biofilm tevékenység és viselkedés összetettsége számos tudományág, például a biokémia, a mérnöki tudományok, a matematika és a mikrobiológia kutatási hozzájárulását igényli. A biofilm titkaival kapcsolatos új betekintést rendszeresen publikálják számos tudományos és mérnöki folyóiratban.