Tilaa kuukausittainen uutiskirjeemme vedestä
Saatamme lähettää sinulle sähköpostia, jos meillä on jotain uutisoinnin arvoista, jonka vesiensuojelun ammattilaisemme ovat kirjoittaneet
1. Biofilmin määrittely
Yksinkertaisuudessaan biofilmi on:
”Sessiloitunut mikrobiyhteisö, jolle on ominaista se, että solut ovat peruuttamattomasti kiinnittyneet pintaan tai toisiinsa, ovat upotettuina EPS-matriisiin ja osoittavat muuttunutta fenotyyppiä kasvunopeuden ja geenitranskription suhteen.”
— Costerton et al., 1995
EPS-matriisi – joka koostuu pääasiassa polysakkarideista, proteiineista ja nukleiinihapoista – toimii suojabarriäärinä ja rakennetukena, mikä tekee biofilmeistä erittäin vastustuskykyisiä ulkoisille rasituksille.
2. Mikrobikoostumus
Biofilmit eivät ole yhden lajin pesäkkeitä. Useimmissa tapauksissa ne ovat useiden lajien yhteenliittymiä, joihin kuuluu:
- Bakteereita (esim. Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus)
- Sieniä (esim. Candida albicans)
- Leviä
- Alkueläimiä
Nämä organismit viestivät kemiallisten signaalien avulla (quorum sensing eli tiheydentunnistus) ja koordinoivat käyttäytymistään selviytyäkseen ja sopeutuakseen.
3. Biofilmin elinkaari
Biofilmin muodostuminen on dynaaminen prosessi, joka tapahtuu useassa vaiheessa:
Kiinnittyminen: Vapaasti kelluvat (planktoniset) mikrobit tarttuvat heikosti pintaan.
Mikropesäke: Solut tuottavat EPS-matriisia ja ankkuroituvat tiukasti pintaan.
Varhainen biofilmi: Kypsän pesäkkeen alkava kasvuvaihe
Kypsyminen: Biofilmin rakenne muuttuu monimutkaisemmaksi ja paksummaksi, ja siihen muodostuu kanavia ravinteiden ja kuona-aineiden vaihtoa varten.
Hajautuminen: Solut tai soluryhmät irtoavat ja palaavat planktoniseen tilaan asuttaakseen uusia pintoja.
Jokaista vaihetta säätelevät ympäristöolosuhteet ja mikrobien välinen viestintä.
4. Missä biofilmiä muodostuu
Biofilmejä voi muodostua käytännössä mille tahansa pinnalle, joka on:
Kostea
Ravinnerikas
Altistunut ajan myötä
Yleisiä esimerkkejä:
Hampaat (hammasplakki)
Lääketieteelliset implantit (katetrit, proteesit)
Teollisuuden putkistot
Vedensuodatuskalvot
Luonnonpinnat (kivet joissa, kasvien juuret)
5. Miksi biofilmeillä on merkitystä
Biofilmit ovat enemmän kuin vain haitta – niillä on merkittäviä vaikutuksia eri aloilla:
Lääketiede
Biofilmeihin liittyviä infektioita on tunnetusti vaikea hoitaa, ja ne uusiutuvat usein.
Teollisuus
Biofilmit aiheuttavat korroosiota, tukoksia ja saastumista vesijärjestelmissä ja valmistuslaitteissa.
Maatalous
Ne vaikuttavat kastelutehokkuuteen ja kasvien terveyteen.
Ympäristö
Ne vaikuttavat ravinteiden kiertoon ja epäpuhtauksien hajoamiseen vesistöissä.
Niiden vastustuskyky antibiooteille, desinfiointiaineille ja fyysiselle rasitukselle tekee niistä erityisen ongelmallisia.
Tärkeimmät tosiasiat
Biofilmit voivat olla jopa 1 000 kertaa vastustuskykyisempiä antibiooteille kuin planktoniset bakteerit.
EPS-matriisi voi muodostaa 50–90 % biofilmin orgaanisen hiilen kokonaismäärästä.
NIH:n mukaan biofilmit ovat vastuussa noin 80 prosentista kroonisista infektioista.
Lähteet
Costerton, J. W., Lewandowski, Z., Caldwell, D. E., Korber, D. R., & Lappin-Scott, H. M. (1995).
Microbial biofilms. Annual Review of Microbiology, 49(1), 711–745.
https://doi.org/10.1146/annurev.mi.49.100195.003431Hall-Stoodley, L., Costerton, J. W., & Stoodley, P. (2004).
Bacterial biofilms: From the natural environment to infectious diseases. Nature Reviews Microbiology, 2(2), 95–108.
https://doi.org/10.1038/nrmicro821Flemming, H.-C., & Wingender, J. (2010).
The biofilm matrix. Nature Reviews Microbiology, 8(9), 623–633.
https://doi.org/10.1038/nrmicro2415Donlan, R. M., & Costerton, J. W. (2002).
Biofilms: Survival mechanisms of clinically relevant microorganisms. Clinical Microbiology Reviews, 15(2), 167–193.
https://doi.org/10.1128/CMR.15.2.167-193.2002NIH (National Institutes of Health). (2002).
Research on microbial biofilms. NIH-julkaisu nro 02–4902.
Arkistoitu lähdeHoiby, N., Bjarnsholt, T., Givskov, M., Molin, S., & Ciofu, O. (2010).
Antibiotic resistance of bacterial biofilms. International Journal of Antimicrobial Agents, 35(4), 322–332.
https://doi.org/10.1016/j.ijantimicag.2009.12.011Branda, S. S., Vik, Å., Friedman, L., & Kolter, R. (2005).
Biofilms: The matrix revisited. Trends in Microbiology, 13(1), 20–26.
https://doi.org/10.1016/j.tim.2004.11.006O'Toole, G., Kaplan, H. B., & Kolter, R. (2000).
Biofilm formation as microbial development. Annual Review of Microbiology, 54, 49–79.
https://doi.org/10.1146/annurev.micro.54.1.49Fux, C. A., Costerton, J. W., Stewart, P. S., & Stoodley, P. (2005).
Survival strategies of infectious biofilms. Trends in Microbiology, 13(1), 34–40.
https://doi.org/10.1016/j.tim.2004.11.010Stoodley, P., Sauer, K., Davies, D. G., & Costerton, J. W. (2002).
Biofilms as complex differentiated communities. Annual Review of Microbiology, 56, 187–209.
https://doi.org/10.1146/annurev.micro.56.012302.160705
