Bacteriële gemeenschappen die biofilms worden genoemd, kunnen medische apparaten zoals stents, katheters en waterfilters snel blokkeren door 3-dimensionale streamers te vormen die de flow blokkeren. De bevinding zal toekomstige benaderingen informeren om te voorkomen dat biofilms potentieel dodelijke klompen veroorzaken.
Bacteriën die door een buisje stromen, vormen een groene biofilm op de muren. Bacteriën met een rode tag die door de kamer stromen, worden daarna gevangen in een kleverige matrix en vormen streamers die het kanaal verstoppen. Bron van het beeld: Knut Drescher.
Biofilms zijn complexe, meerlagige gemeenschappen van bacteriën en andere microben. Ze kunnen zich op biologische oppervlakken zoals tanden of op medische hulpmiddelen, zoals katheters en stents, in het lichaam vormen. Bacteriën in biofilms zijn resistent tegen antibiotica en kunnen ernstige infecties veroorzaken.
Een onderzoeksteam onder leiding van Drs. Howard A. Stone en Bonnie L. Bassler van Princeton University uiteengezet om beter inzicht in de eigenschappen van biofilms. P. dat vormt biofilms in de bodem, rivieren en riolering, maar ook op medische hulpmiddelen. In plaats van standaard Petrischalen of -flessen te gebruiken voor het onderzoek, ontwikkelde de groep een speciaal stroomsysteem dat de leefomstandigheden nabootste. Ze bestempelden bacteriën met een groene tag en observeerden ze onder een microscoop toen ze door een smalle buis met veel bochten vlogen. Het werk werd gedeeltelijk gefinancierd door NIH's National Institute of General Medical Sciences (NIGMS).
dat de bacteriën snel groeiden en zich verzamelden, waardoor ze binnen ongeveer 40 uur een biofilm op de wanden van de buis vormden. De opbouw van deze biofilm had echter geen grote invloed op de doorstroming door de buis.
De bacteriën in biofilms zijn met elkaar verbonden door een matrix van verbindingen die zij produceren, extracellulaire polymere stoffen genoemd. De onderzoekers ontdekten dat de bacteriën op de buiswanden deze moleculaire matrix afgaven, waardoor er een gaasnet in de buis ontstond.
De onderzoekers bestempelden een andere groep bacteriën met een rode tag en bewaakten ze terwijl ze door dezelfde buis stroomden. Deze bacteriën raakten verstrikt in het gaas en vormden 3-D-streamers. De streamers overbrugden de ruimtes tussen de bochten in de buis en verstopten de buis in slechts 30 minuten.
De onderzoekers vonden dat de bacteriën in streamers kunstgrond en in aangrijping vergelijkbaar met die in water filters kunnen vormen. Biofilm streamers ook gevormd op bare-metal stents binnen 12 uur, verspreid over de gaten in het gaas. Deze resultaten suggereren dat biofilm streamers zijn in de natuur voorkomt en kan stroming in een groot aantal industriële en medische omgevingen blokkeren.
Voor mij was de verrassing hoe snel de biofilm-streamers complete verstoppingen veroorzaakten, "zegt Stone. re was geen waarschuwing dat er iets ergs ging gebeuren.
De onderzoekers testten ook een aantal genen die werden vastgebonden aan de vorming van biofilm in eerdere studies. Wanneer verwijderd, maar een deel van de genen betrokken biofilmvorming onder stroomomstandigheden. Deze resultaten onderstrepen het belang van het gebruik reële omstandigheden op werkwijzen voor het voorkomen en behandelen van biofilms te testen.
