بیوفیلم به سلول هایی گفته می شود که روی یک سطح تثبیت شده و عموما توسط یک ماتریکس از مواد خارج سلولی احاطه شده اند. میکروارگانیسم های تشکیل دهنده ی بیوفیلم میتوانند از خانواده آغازیان ,قارچ ها و یا باکتری باشند.اگر باکتری ها یک تجمع نازک و گسترده در سطوح جامد (خارج یا داخل بدن) و صیقلی تشکیل دهند به این لایه نازک بیو فیلم گویند.
شرایط تشکیل:
بیوفیلم ها عموما در محیط های آبزی شکل و مرطوب تشکیل می شوند.در واقع باکتری ها برای در امان ماندن از شرایط نا مساعد محیطی نظیر قحطی کمبود مواد غذایی و یا فرار از سیستم ایمنی میزبان و مواجهه با مواد ضد می یا حتی کسب صفات ژنتیکی جدید اقدام به تشکیل بیوفیلم می کنند.این باکتری ها یک لایه اگزوپلی ساکاریدی تشکیل میدهند و شروع به دفع ماده ژله ای (slime) می کنند که قادرند آنها را به هر نوع ماده بچسباند.
بیوفیلم ممکن است از یک نوع گونه ی باکتریایی(monoculture)و یا مخلوطی از چند نوع گونه ی باکتریایی(multiculture)باشد.و طبق فسیل های بدست آمده در هردو دودمان باکتری ها و آرکی باکتری ها مشاهده شده است.
50 تا 70 درصد باکتری ها توانایی تشکیل بیوفیلم دارند.خیلی از عفونت هایی که به درمان خوب جواب نمی دهند یا در مواردی که عفونت برگشت می کندمیتواند در نتیجه ی تشکیل بیوفیلم باشد. توده های بیوفیلم نسبت به باکتری های تک در برابر بلعیده شدن توسط پروتوزوا ها مقاوم بوده و همچنین مقاومت بیشتری در برابر آنتی بیوتیک ها از خودشان نشان می دهند.
بیماری های مرتبط با بیوفیلم:
باکتری Staphylococcus epidermidis و Staphylococcus aureus با ایجاد بیوفیلم در سطح لنز های تماسی بر روی چشم ایجاد عفونت های سخت و مکرر چشمی می کنند.
Pseudomonas aeruginosa در افراد مبتلا به سیستیک فیبروزیس در قسمت داخل مجاری هوایی ایجاد بیوفیلم می کند و عفونت های تنفسی که به خوبی به درمان جواب نمی دهند را ایجاد می کند.
پلاک دندانی نیز یک بیوفیلم است. استرپتوکو موتانس در سطح دندان پلاک های دندان را تشکیل می دهد و باکتری های دیگر نیز به تدریج در این پلاک قرار می گیرند و اگر مواد قندی زیاد خورده شود قند توسط این میکروب ها در پلاک دندانی تجزیه و تولید اسید می کند که منجر به خرابی مینای دندان و پوسیدگی دندان می شود.
از عوامل موثر در شروع تشکیل بیوفیلم توسط باکتری داشتن فلاژل است. یعنی اگر باکتری فلاژلا داشته باشد بهتر میتواند روی سطوح حرکت کند و بیوفیلم ایجاد نمايد.
مورد دیگر داشتن پیلی است. پیلی باعث می شود که باکتری ها به خوبی به هم بچسبند و در کنار هم لایه ی گسترده ای را ایجاد نمايند.البته باکتری های فاقد این ارگانل ها هم می توانند در تشکیل بیوفیلم شرکت کنند.
ساختار بیوفیلم متخلخل بوده و همانند صافی مواد غذایی را به دام می اندازد. دو نوع اصلی سلول بر اساس نوع اتصالشان به سطح وجود دارد:
1. sessile (سیسل) یا بی پایه : به سلول های ثابت و غیرمتحرک درون بیوفیلم گویند.
2. planktonic یا آزادزی : سلول هایی که آزادانه در فاز آبکی شناورند و درون بیوفیلم محصور نیستند.
مراحل تشکیل بیوفیلم:
1. اتصال به سطح
2.تشکیل لایه اولیه
3.تشکیل میکرو کلنی های اولیه(Colonization)
4.تولید ماتریکس خارج سلولی
5.تولید ساختار سه بعدی و فرم بالغ بیوفیلم
تشکیل بیوفیلم زمانی آغاز می شود که میکرواورگانیسم های آزاد و شناور با سطح مناسبی برای رشد برخورد کنند . برای عملی شدن این مرحله ترشح مواد چسبناک ضروری است. این ماده EPS یا ماده پلیمری خارج سلولی نام دارد و شامل شبکه هایی از قند, پروتئین و اسید نوکلئیک است. پس از چسبیدن ، دوره ای از رشد آغاز می شود و لایه های بیشتری از جاندار و EPS ایجاد می شود.کانال های آبی بین میکروارگانیسم ها امکان تبادل مواد غذایی و محصولات دفعی را فراهم می آورد. با افزایش سن بیوفیلم باکتری های چسبیده برای تنازع بقا و ایجاد کلونی های تازه باید از بیوفیلم جدا و رها شوند. بدین روی سلول های دختر به تنهایی یا توده ای از بیوفیلم جدا می شوند.
بیوفیلم در صنعت:
از آنجا که بیوفیلم ها قابلیت مسدودسازی لوله ها آبریز ها و حوزه های ذخیره سازی و محصولات غذایی را دارند شرکت ها و کارخانجات بزرگ در جستجوی راهی برای حذف آن ها میباشند.
از جمله آسیب های صنعتی میتوان موارد زیر را نام برد:
1-آلودگی مواد غذایی محصولات دارویی و پزشکی
2-عفونت های پزشکی و مقاومت در برابر آنتی بیوتیک
3-پایین آوردن کارایی پریسکوپ ها و وسایل زیر دریایی
4-ایجاد مشکل در صنعت نفت و برج های خنک کننده
5-بیوفیلم هایی که روی بدنه کشتی ها ایجاد شده و باعث کند شدن حرکت کشتی و افزایش مصرف سوخت می شود.
6-ایجاد طعم و بوی نامطبوع در آب
یکی از باکتری هایی که در سیستم آبی به فراوانی یافت می شود باکتری میکروکو لوتئوس است که توانایی اتصال به اکثر باکتری های درون سیستم آبی را دارند و در آب سبب تشکیل بیوفیلم می شود و در نتیجه سبب خوردگی لوله ها یا کاهش جریان آب در سیستم می شود.
نقش مفید بیوفیلم:
تصفیه آب و فاضلاب در صافی چکنده
رفع آلودگی در خاک و استخراج فات گرانبها
جذب فات سنگین: در واقع باکتری ها میتوانند فات سنگین را کاتالیز کرده و باعث کاهش سمیت آنها شوند.
از بین بردن بیوفیلم ها:
پروتئاز ها و آنزیم های تجزیه کننده ی پلی ساکاریدها از جمله آنزیم های مهم تولیدی توسط باکتریوفاژ ها هستند. با توجه به اینکه ساختمان ماتریکس بیوفیلم ها عمدتا از پروتئین و پلی ساکارید تشکیل شده است میتوان توسط آنزیم های ساخته شده توسط باکتریوفاژ ، ماتریکس بیوفیلم ها را تجزیه کرده و سلول ها را در معرض محیط قرار داد. البته اغلب فاژها میتوانند قبل از مرحله ی بلوغ موثر باشند. بهترین راه از بین بردن سلول های تشکیل دهنده ی بیوفیلم استفاده از باکتریوفاژ در کنار مواد ضد عفونی کننده است.
گرد آورندگان:
سپیده ضیایی پور
محدثه پیرزاده
فاطمه کرود
سعیده
شیما
درباره این سایت