Co ma natężenie przepływu do tworzenia biofilmu?

[KopalniaWiedzy.pl 358]

Płynąca woda spowalnia bakterie, co zwiększa prawdopodobieństwo przywierania do powierzchni. Odkrycie zespołu z MIT-u i Tufts University ma znaczenie zarówno dla badania ekosystemów morskich, jak i zrozumienia infekcji w urządzeniach medycznych, np. cewnikach.

Roberto Rusconi, Jeffrey Guasto i Roman Stocker posłużyli się urządzeniem mikroprzepływowym oraz modelowaniem matematycznym. Przepływ cieczy ma istotny wpływ na bakterie. Po pierwsze, hamuje zdolność polowania na pożywienie. Po drugie, pomaga mikrobom znaleźć powierzchnię.

Jak tłumaczy Stocker, dostosowując natężenie przepływu, będzie się dało zapobiec porastaniu różnych powierzchni: od urządzeń medycznych po kadłuby statków. Wpływ ruchu wody na pływanie bakterii był kompletnym zaskoczeniem - dodaje. Sam wcześniej przewidywałem, że w takiej sytuacji nie wydarzy się nic ciekawego.

Mimo że większość mikroorganizmów żyje w poruszających się cieczach, większość badań ignoruje ten fakt. Jakiekolwiek studium mikrobów zawieszonych w cieczy nie powinno lekceważyć faktu, że ruch płynu może mieć na nie poważny wpływ.

Stocker tłumaczy, że do odkrycia doszło dopiero teraz przez wąską specjalizację naukowców. Spore znaczenie mają także postępy technologiczne. "Mikrobiolodzy rzadko uwzględniali przepływ jako parametr ekologiczny, a fizycy dopiero ostatnio zaczęli zwracać uwagę na mikroorganizmy". Wszystko zmieniło się dzięki systemom mikroprzepływowym, a te stosuje się od ok. 15 lat.

Amerykanie zauważyli, że bakterie gromadzą się w obszarach wysokiego ścinania, gdzie prędkość cieczy zmienia się najbardziej gwałtownie. Takie rejony występują w wielu bakteryjnych habitatach. Jeden z nich znajduje się np. w pobliżu ścian rurki (skutkuje to wzrostem tendencji do przywierania i tworzeniem biofilmu).

Na efekt ten w dużym stopniu wpływa prędkość przepływu. Jak tłumaczą naukowcy, daje to możliwość manipulowania tempem tworzenia biofilmu za pomocą zwiększania lub zmniejszania natężenia przepływu.

Guasto podkreśla, że skoro zjawisko nasila się przy pewnej prędkości ścinania, można sformułować nowe kryteria projektowania urządzeń medycznych, które po ich uwzględnieniu działałyby poza problematycznym zakresem.

Gromadzenie w obszarach wysokiego ścinania występuje wyłącznie u bakterii, które potrafią kontrolować swoje ruchy. Nieożywione cząstki podobnej wielkości i kształtu "nie zachowują się" w ten sam sposób. Podobnie zresztą jak niezdolne do ruchu bakterie, które są po prostu wynoszone przez wodę.

Choć akademicy badali zaledwie 2 rodzaje bakterii, przewidują, że fenomen będzie się odnosić do bardzo szerokiej gamy różnych ruchomych mikrobów, a także do innych pływających komórek, np. planktonu czy plemników.

« powrót do artykułu