Οι βακτηριακές κοινότητες που ονομάζονται βιοφίλμ μπορούν να φράξουν γρήγορα ιατρικές συσκευές όπως stent, καθετήρες και φίλτρα νερού σχηματίζοντας τρισδιάστατες ταινίες που εμποδίζουν τη ροή. Το εύρημα θα ενημερώσει τις μελλοντικές προσεγγίσεις για να αποτρέψει τα βιοφίλμ να προκαλέσουν δυνητικά θανατηφόρα φράγματα.
Τα βακτήρια που ρέουν μέσω ενός σωλήνα σχηματίζουν ένα πράσινο βιοφίλμ στους τοίχους. Τα βακτήρια επισημαίνονται με κόκκινο χρώμα που ρέουν μέσω του θαλάμου και στη συνέχεια παγιδεύονται σε μια κολλώδη μήτρα, σχηματίζοντας ταινίες που φράζουν το κανάλι. Πηγή εικόνας: Knut Drescher.
Τα βιοφίλμ είναι πολύπλοκες, πολυεπίπεδες κοινότητες βακτηρίων και άλλων μικροβίων. Μπορούν να σχηματιστούν σε βιολογικές επιφάνειες όπως δόντια ή ιατρικές συσκευές, όπως καθετήρες και stent, μέσα στο σώμα. Τα βακτήρια στα βιοφίλμ είναι ανθεκτικά στα αντιβιοτικά και μπορούν να προκαλέσουν σοβαρές λοιμώξεις.
Μια ερευνητική ομάδα με επικεφαλής τον Δρ. Οι Howard A. Stone και Bonnie L. Bassler του Πανεπιστημίου του Princeton ξεκίνησαν να κατανοούν καλύτερα τα χαρακτηριστικά των βιοφίλμ. P. που σχηματίζει βιοφίλμ στο έδαφος, τα ποτάμια και τα λύματα, καθώς και σε ιατροτεχνολογικά προϊόντα. Αντί να χρησιμοποιούν τυπικά πιάτα Petri ή φιάλες για την έρευνα, η ομάδα ανέπτυξε ένα ειδικό σύστημα ροής που μιμούσε τις πραγματικές συνθήκες. Επισήμαναν τα βακτήρια με μια πράσινη ετικέτα και τα παρατήρησαν κάτω από ένα μικροσκόπιο καθώς ρέουν μέσα από ένα στενό σωλήνα με πολλές στροφές. Το έργο χρηματοδοτήθηκε εν μέρει από το Εθνικό Ινστιτούτο Γενικών Ιατρικών Επιστημών του NIH (NIGMS).
ότι τα βακτήρια αναπτύχθηκαν γρήγορα και συσσωρεύτηκαν, σχηματίζοντας ένα βιοφίλμ στα τοιχώματα του σωλήνα εντός περίπου 40 ωρών. Η συσσώρευση αυτού του βιοφίλμ, ωστόσο, δεν επηρέασε σημαντικά τη ροή μέσω του σωλήνα.
Τα βακτήρια στα βιοφίλμ συνδέονται μεταξύ τους με μια μήτρα ενώσεων που παράγουν που ονομάζονται εξωκυτταρικές πολυμερείς ουσίες. Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι τα βακτήρια στα τοιχώματα των σωλήνων ρίχνουν αυτή τη μοριακή μήτρα, δημιουργώντας ένα πλέγμα με πλέγμα στον σωλήνα.
Οι ερευνητές επισήμαναν μια άλλη ομάδα βακτηρίων με μια κόκκινη ετικέτα και τα παρακολούθησαν καθώς ρέουν μέσω του ίδιου σωλήνα. Αυτά τα βακτήρια παγιδεύτηκαν στο πλέγμα των πλεγμάτων και σχηματίζουν τρισδιάστατες ταινίες. Οι ταινίες γεφυρώνουν τα κενά μεταξύ των στροφών του σωλήνα, φράζοντας τον σωλήνα σε μόλις 3 λεπτά.
Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι τα βακτήρια θα μπορούσαν να σχηματίσουν ταινίες σε τεχνητό έδαφος και σε πλέγμα παρόμοια με αυτά που βρέθηκαν σε φίλτρα νερού. Οι ταινίες βιοφίλμ σχηματίστηκαν επίσης σε στεντ γυμνού μετάλλου εντός 12 ωρών, καλύπτοντας τα κενά στο συρματόπλεγμα. Αυτά τα αποτελέσματα υποδηλώνουν ότι οι ταινίες βιοφίλμ είναι κοινές στη φύση και μπορούν να εμποδίσουν τη ροή σε μια μεγάλη ποικιλία βιομηχανικών και ιατρικών τοποθεσιών.
Για μένα η έκπληξη ήταν πόσο γρήγορα οι ταινίες βιοφίλμ προκάλεσαν πλήρη απόφραξη », λέει ο Stone. δεν υπήρχε προειδοποίηση ότι κάτι κακό επρόκειτο να συμβεί.
Οι ερευνητές δοκίμασαν επίσης πολλά γονίδια που συνδέθηκαν με το σχηματισμό βιοφίλμ σε προηγούμενες μελέτες. Όταν διαγραφεί, μόνο ένα υποσύνολο των γονιδίων επηρέασε το σχηματισμό βιοφίλμ υπό συνθήκες ροής. Αυτά τα αποτελέσματα υπογραμμίζουν τη σημασία της χρήσης πραγματικών συνθηκών για τη δοκιμή μεθόδων πρόληψης και αντιμετώπισης βιοφίλμ.
