A Brief Introduction to Biofilms (Italiano)

A Brief Introduction to Biofilms

Biofilm in pipe section. (N. Zelver)

Biofilm in stream in Yellowstone National Park. (D. Davies)

Biofilm scraped from reverse osmosis membrane. (C.Wend)

Dental plaque is biofilm., (Courtesy, ASM Image Library)

Anche se potresti non avere familiarità con il termine biofilm, hai sicuramente incontrato biofilm su base regolare. Ad esempio, la placca che si forma sui denti e causa la carie è un tipo di biofilm batterico. Il “gunk” che intasa i tuoi scarichi domestici è anche un biofilm. Se avete mai camminato in un torrente o un fiume, si può avere scivolato su rocce che erano viscido con biofilm. Un’infezione persistente su un graffio che hai ottenuto da un infortunio sportivo era probabilmente un biofilm., E così va: biofilm-sono dove si vuole essere.

Quindi cos’è un biofilm?

Un biofilm è composto da microrganismi viventi che riproducono, come i batteri, che esistono come colonia o comunità. In altre parole, i biofilm sono vivi e hanno una struttura sociale complessa che scienziati e ingegneri stanno ancora cercando di svelare, una struttura che li protegge e consente loro di crescere.

Come si formano i biofilm?,

Un biofilm si forma quando alcuni microrganismi (ad esempio alcuni tipi di batteri) aderiscono alla superficie di un oggetto in un ambiente umido e iniziano a riprodursi. I microrganismi formano un attaccamento alla superficie dell’oggetto secernendo una sostanza viscida e simile alla colla. I biofilm possono formarsi su qualsiasi superficie immaginabile: metalli, plastica, materiali naturali( come le rocce), impianti medici, banchi da cucina, lenti a contatto, le pareti di una vasca idromassaggio o di una piscina (hai mai notato che i lati di una vasca idromassaggio o di una piscina sembravano leggermente viscidi?,), tessuto umano e animale, e così via. In effetti, ovunque esista la combinazione di umidità, nutrienti e una superficie, i biofilm saranno probabilmente trovati anche.

Una comunità di biofilm può essere formata da un singolo tipo di microrganismo, ma in natura i biofilm sono quasi sempre costituiti da miscele di molte specie di batteri, così come funghi, alghe, lieviti, protozoi e altri microrganismi, insieme a detriti non viventi e prodotti di corrosione. Ad esempio, oltre 500 specie batteriche sono state identificate nei biofilm tipici della placca dentale!

Quanto può essere grande un biofilm?,

I biofilm possono essere così sottili da evitare il rilevamento ad occhio nudo—solo pochi strati cellulari spessi. I biofilm che quasi certamente esistono sul bancone della cucina, ad esempio, sono generalmente inosservabili agli occhi (a meno che, come alcuni studenti universitari, non si lavino molto spesso i contatori). Possono anche crescere fino a diventare molti pollici di spessore; probabilmente non su un piano di lavoro (almeno speriamo di no), ma certamente come alghe sulle rocce in un letto di ruscello.

Che cosa rende un biofilm stare insieme?,

Ingegneri e scienziati hanno scoperto che i biofilm sono tenuti insieme da filamenti molecolari zuccherini, definiti collettivamente “sostanze polimeriche extracellulari” (un boccone di un termine che significa essenzialmente “composti o sostanze che si formano al di fuori delle pareti delle cellule”) o “EPS.”Le cellule producono filamenti di EPS e sono tenute insieme da questi filamenti, permettendo loro di sviluppare complessi, tridimensionali, comunità attaccate che sono resistenti agli attacchi che distruggerebbero singole cellule non parte di una colonia di biofilm.,

Come possono essere trattati i biofilm nocivi?

Ah!, Ora qui arriviamo al punto cruciale della questione dei biofilm. Leggi attentamente questa piccola sezione, perché quando ottieni il punto qui, capirai perché lo studio dei biofilm è così radicale e importante, e il resto di questo ipertestuale avrà senso per te. Vedete, il trattamento efficace (cioè la distruzione) di microrganismi dannosi, come i batteri, è stato studiato per molti lunghi anni dalla prospettiva sbagliata! Esatto., I microrganismi nocivi sono stati studiati (e sono ancora, purtroppo, in larga misura) in isolamento, non come membri di una colonia di biofilm, dove in realtà risiedono normalmente.

Discutiamo di questo a titolo di esempio. Avete mai sentito parlare, per esempio, di un collutorio che viene pubblicizzato per ” uccidere milioni di germi a contatto?”Questa è probabilmente una dichiarazione veritiera della società di collutorio (hey, non stiamo cercando di far fallire nessuno, tuttavia, vorremmo aiutarli a fare meglio i loro affari). Ma ora considera questo. Quei milioni di germi sono incorporati in un biofilm placca in bocca., In che modo il collutorio penetra nel biofilm per contattare effettivamente ciascuno di quei milioni di singoli germi? Bella domanda. Ricorda che abbiamo detto che i biofilm possono diventare piuttosto spessi e che sembrano avere la capacità di formare meccanismi difensivi contro gli attacchi esterni.,

Il fatto è che oggi colluttori, antibiotici, detergenti, disinfettanti, e la maggior parte degli altri trattamenti formule sono stati sviluppati, testando il loro effetto sui microrganismi dannosi in uno stato planctonico (uno stato in cui i microorganismi galleggiante in una soluzione come individui, non come parte di un biofilm colonia attaccato ad una superficie). Quindi, sebbene tali trattamenti possano effettivamente uccidere milioni di germi al contatto, l’effetto di questi trattamenti è severamente limitato quando vengono applicati agli ambienti del mondo reale in cui i microrganismi da uccidere sono in realtà membri di un biofilm.,

La conclusione, che è attualmente perseguita aggressivamente dai ricercatori di biofilm in tutto il mondo, è che l’intero studio del trattamento dei microrganismi dannosi deve essere rivisitato alla luce di questa nuova comprensione di come quei microrganismi si presentano effettivamente nel nostro ambiente: come biofilm. La struttura, la crescita, i meccanismi di difesa, la riproduzione e tutti gli altri aspetti dei biofilm devono essere compresi e devono essere sviluppati nuovi trattamenti e metodi per valutare l’efficacia di tali trattamenti.,

Queste sono le grandi sfide che devono affrontare coloro che entrano nel campo dei biofilm. Molti progressi sono già stati fatti, ma c’è molto di più da capire e da fare, sia in termini di sviluppo di trattamenti efficaci che di educazione della società sui biofilm e sulle loro implicazioni. Ecco perché diciamo che questo è un buon campo per i giovani da considerare come un focus di carriera in biologia, microbiologia, ingegneria e scienza ambientale, biochimica e altre discipline.

Oh, e finiamo la storia del collutorio., Dato ciò che è noto sulla placca dentale ora, dovresti fare i gargarismi con un buon collutorio per circa cinque minuti di fila per uccidere quei milioni di germi presenti sui denti rivestiti con una quantità “media” di placca.

Quali sono gli impatti finanziari dei biofilm?

I biofilm costano agli Stati Uniti letteralmente miliardi di dollari ogni anno in perdite di energia, danni alle attrezzature, contaminazione dei prodotti e infezioni mediche., Ma i biofilm offrono anche un enorme potenziale per il biorisanamento di siti di rifiuti pericolosi, il biofiltro di acqua e acque reflue municipali e industriali e la formazione di biobarrier per proteggere il suolo e le acque sotterranee dalla contaminazione. La complessità dell’attività e del comportamento del biofilm richiede contributi di ricerca da molte discipline come la biochimica, l’ingegneria, la matematica e la microbiologia. Nuove intuizioni sui misteri del biofilm vengono pubblicate regolarmente in un’ampia varietà di riviste scientifiche e ingegneristiche.