Kaip Veikia Bioplėvelės

{h1}

Bioplėvelės susidaro, kai pavieniai mikroorganizmai prisitvirtina prie hidratuoto paviršiaus ir pereina „gyvenimo būdo jungiklį“. Šiame straipsnyje sužinokite apie biofilmus.

Iš pirmo žvilgsnio nėra aišku, kokias dantų apnašas, nuolatines dušo kanalizacijos šlakas ir slidžią panardintą uolieną turi bendra, be to, kad jas gali skaudėti galvą arba, kai kuriais atvejais, skaudėti dantis. Plika akimi beveik neįmanoma pamatyti, kas atsakingas už šiuos išklotus paviršius.

Pažvelgę ​​atidžiau, mikroskopo pagalba suprasite, kad šie liekni agregatai yra ne kas kita, o nuobodu. Vietoj to, jos dažnai būna įvairios, mažos gyvų mikroorganizmų bendruomenės, surištos matricoje, arba stora, lipni medžiaga. Kas būtų atspėjęs, kad niūrus jūsų tualete dubenėlis yra sudėtingas būrys gyvų, bendraujančių ląstelių?

Nors bakterijų atradėjas Antoni van Leeuwenhoekas aprašė panašias formacijas, kai tyrinėjo savo pačių dantų apnašas XVII amžiuje, mokslininkai turėjo įrankius, reikalingus atidžiau pažvelgti į tai, kaip vystosi struktūros, XX amžiuje. [šaltiniai: Montanos valstijos universiteto CBE, Costertonas ir Wilsonas].

Šios kolonijos, dar vadinamos bioplėvelės, susidaro, kai pavieniai mikroorganizmai prisitvirtina prie hidratuoto paviršiaus ir pereina „gyvenimo būdo jungiklį“, atsisako vienos ląstelės gyvybės, kad galėtų gyventi paviršiuje, lipniame ląstelių matricoje su kitais mikroorganizmais [šaltinis: Lemon et al.]. Kai kuriuose apibrėžimuose teigiama, kad bioplėvelės ląstelės „negrįžtamai prisitvirtina“ prie paviršiaus, vadinasi, jų negalima pašalinti švelniai nuplaunant [šaltinis: Donlanas.

Bet kodėl mums turėtų rūpėti bioplėvelės?

Pradedantiesiems jie gali pritvirtinti tiek prie gyvų, tiek prie negyvų paviršių (įskaitant žmones), sukelti problemų medicinos srityje, pakeisti pramoninės gamybos praktiką ir net prisidėti prie aplinkos sutvarkymo. Be to, kai kurie tyrėjai apskaičiavo, kad daugiau nei pusę pasaulio biomasės sudaro bioplėvelės [šaltiniai: Montanos valstijos universiteto CBE; Sturmanas]. Biofilmų yra tiek daug, kad stebina, kad mes jų daugiau nepastebime.

Šiame straipsnyje mes sužinosime apie tai, kaip veikia bioplėvelės, kaip jos yra problemiškos ir naudingos, ir ką tyrėjai daro, kad jas kontroliuotų. Norėdami pradėti, pažvelkime į bioplėvelės gyvavimo ciklą.

Kas iš tikrųjų priverčia kamerą atsisakyti skraidančio solo? Sužinosime kitame puslapyje.

Bioplėvelių gyvavimo ciklas: prieš pritvirtinimą

Prieš įsigilindami į bioplėvelės gyvavimo ciklą, svarbu išsiaiškinti, kas paprastai būna tokiose ląstelių grupėse. Mikroorganizmaiarba organizmai, kurie yra per maži, kad būtų galima pamatyti plika akimi, yra biopofilių statybiniai elementai. Įvairių rūšių bakterijos, pirmuonys, dumbliai, mielės ir grybeliai gali sudaryti bioplėveles. Daugelyje biofilmų yra nedaug mikronų iki šimto mikronų (vienas mikronas yra milijonoji metro storio), nenuostabu, kad mokslininkai mieliau renkasi mikroskopus.

Taigi ko reikia norint pradėti naudoti bio plėvelę?

Paprastai viskas, ko jums reikia, yra hidratuotas paviršius, panardintas į vandenį ar kitą vandeninis sprendimas, mikroorganizmai ir palankios sąlygos. Vis dėlto tai nėra taip paprasta. Ne visos bioplėvelės auga tokiu pat greičiu ar netgi turi panašias sąlygas išgyventi - kiekviena mikrobų rūšis turi savo poreikius. Vis dėlto yra keletas veiksnių, kurie gali turėti įtakos biofilmo prisitvirtinimui ir augimui, nepriklausomai nuo rūšies:

  • Maistinių medžiagų prieinamumas hidratuotame mėginyje
  • Fizinės ir cheminės paviršiaus savybės, įskaitant jo poliškumą
  • Storis kondicionavimo sluoksnis, arba medžiaga, jau pritvirtinta prie paviršiaus
  • pH lygis
  • Temperatūra
  • Nuo sumos kirptiarba vandens tėkmės greitį mėginyje
  • Antimikrobinių medžiagų kiekis mėginyje
  • Rūšių skaičius imtyje
  • Ar mikroorganizmai gali judėti patys
  • Ląstelinės mikrobų struktūros (priedėliai)
  • Ląstelių metabolinės sąveikos tipai

Galų gale būtina suprasti, kad mikroorganizmai nebūtinai „galvoja“ formuodami bio plėvelę; tiesiog atsitinka, jei sąlygos yra palankios. Jei mikrobą stumia vandens srautas arba netyčia įbręsta į paviršių, jis gali pritvirtinti arba neprisijungti pirmą kartą arba net išvis prie to. Neaišku, dėl ko ląstelė prisitvirtina prie paviršiaus, ir kai kurie tyrinėtojai sako, kad veiksniai, įskaitant šlyties greitį, elektrostatines jėgas, paruošiamuosius sluoksnius (ant paviršiaus jau esančias šiukšles) ir mikroorganizmams turimas maistines medžiagas, jungia daugiau nei vienas faktorius [šaltinis: Sturmanas].

Mikroorganizmai, kurių aplinka dažnai būna maloni, yra nuostabu, kaip kažkas maža, kaip bakterija, gali išlaikyti paviršių įsikurti naujuose namuose.

Perskaitykite toliau, kad suprastumėte, kodėl pradėti bioplėvelę yra menkas reikalas.

Biofilmai kosmose

Bandyti ištirti biofilmus Žemėje yra vienas dalykas, o kaip kosmose? Rensselaerio politechnikos instituto tyrėjai planuoja išsiaiškinti, kaip mikrogravitacija daro įtaką bakterijų augimui bioplėvelėse [šaltiniai: Waldman, NASA]. Grupė planavo išleisti biopofilius kosmose NASA šaudyklose „Atlantis“ 2010 m. Biofilmų infekcijos, kurias paprastai blokuoja sveiko žmogaus imuninė sistema Žemėje, gali sukelti problemų kosmoso astronautams, sakė tyrime dalyvavusi „Rensselaer“ profesorė Cynthia Collins. Ji sakė, kad ištyrus biopofilių augimą už Žemės sunkio jėgos, gali būti geriau gydomi astronautai, kuriems, būnant toli nuo žemės, gali kilti didesnė rizika susirgti infekcijomis, susijusiomis su plėvele.

Biofilmo kolonizacija ir plėtra

Bioplėvelės dažnai auga kaip dumbliai aplink karštus šaltinius, sukurdamos ryškių spalvų ekraną.

Bioplėvelės dažnai auga kaip dumbliai aplink karštus šaltinius, sukurdamos ryškių spalvų ekraną.

Perėjimas nuo laisvai judančių mikroorganizmų prie nejudrių yra tas, dėl kurio bioplėvelės yra unikalios, palyginti su ląstelėmis, augančiomis mėgintuvėlyje. Tačiau kaip mikroorganizmai ilgą laiką gali prilipti prie paviršiaus?

Pirma, jūs turėsite žinoti, kad kai laisvai plūduriuojanti ląstelė pradeda biolapį ar tampa esamos dalies dalimi, ji naudoja skirtingus genus, kad sukurtų baltymus ir kitas medžiagas, kurios padės jai prisitaikyti prie naujo gyvenimo būdo. Genų „išjungimas“ ir „įjungimas“ gali lemti, kad ląstelė pakeis savo elgesį. Pavyzdžiui, kai kurie genai kontroliuoja, ar mikrobas, pavyzdžiui, bakterija, gali judėti pats, o kiti gali liepti ląstelei pereiti į ramybės būseną, jei atšiaurios sąlygos. Tai panašu į genus, kurie leidžia mums virškinti fermentus piene kaip kūdikiams, tačiau gali būti „išjungti“ po atjunkymo laikotarpio, kaip tai matoma asmenims, turintiems laktozės netoleravimo laipsnį [šaltinis: Bowen].

Nepriklausomai nuo rūšies, visuose bioplėvelėse yra tarpląstelinių polisacharidų medžiagos, taip pat vadinama EPS [šaltinis: Citrina ir kt.]. Šis terminas gali atrodyti sudėtingas, tačiau pagalvokite apie EPS kaip lipnios cukraus, baltymų ir kitos genetinės medžiagos, išsiskiriančios iš ląstelių bioplēve, matricą. EPS ne tik padeda kartu laikyti bioplėvelės ląsteles, bet ir vaidina svarbų vaidmenį saugant koloniją. Daugeliu atvejų EPS sudaro didžiąją dalį bioplėvelės masės [šaltinis: Christenson ir Characklis].

Užfiksuota ant paviršiaus, ląstelė pagamins lipnią matricą su EPS, kad geriau įsišaknytų ir palengvintų kitų ląstelių prisijungimą prie kolonijos. Kai kitos ląstelės prilimpa prie matricos ir nusprendžia likti, jos taip pat gamina lipnią matricą.

Prieš tai sužinoję, mikrobai biofilme sukūrė sudėtingas, trijų matmenų struktūras, primenančias lipnius bokštus, žiūrint po mikroskopu. Nors kai kuriuose bioplėvelėse yra tik kelios ląstelės, kitose gali būti milijonai - o kartais ir milijardai - ląstelių, susipynusių viename bioplėvelės gleives. Bet, kaip mes pastebėsime vėliau, bioplėvelių augimą kartais galima sulėtinti arba sustabdyti, daugiausia dėl konkurencijos tarp ląstelių ir aplinkos veiksnių [šaltinis: Sturmanas].

Įdomu tai, kad bendruomeninis gyvenimas taip pat palengvina ląstelių tarpusavio signalų siuntimą vadinamuoju būdu kvorumo jutimas. Ši veikla padeda ląstelėms perduoti informaciją apie savo kaimynus ir supančią aplinką vieni kitiems. Žinoma, kad kvorumo jutimas gali pakeisti ląstelių elgesį ir gali suteikti informacijos apie tai, kodėl ląstelės nusprendžia atsiriboti nuo bioplėvelių; tačiau mokslininkai dar nevisiškai supranta šių signalų reikšmes [šaltinis: Donlanas].

Ar gali biocentrinėms plėvelėms būti taikoma stiprumo sąvoka skaičiais? Kitame puslapyje skaitykite apie tai, kaip bioplėvelės yra savotiški mikro miestai.

Biofilmo sąveika

Tam tikra prasme biofilmai yra tarsi miestai. Mikroorganizmai, panašiai kaip miestiečiai, gyvena vienišiai gyvenimą, kad galėtų gyventi bendruomeniškai [šaltinis: Watnick ir Kolter]. Pasinaudosime Watnicko ir Kolterio analogija, apibūdinančia bioplėves kaip „mikrobų miestus“, kad suprastume, kaip sąveikauja biofilmo ląstelės.

Kaip jau aptarėme anksčiau, mikrobai kolonizuoja paviršius, kad sukurtų bioplėvelės pagrindą. Prieš įsikurdami, kai kurios ląstelės naudojasi flagella ar kitos mobilios struktūros, kol neranda tinkamos nakvynės vietos, panašiai, kaip nauji miesto gyventojai lankosi prieš pradedant namą.

Persikėlę gyventi, nauji gyventojai gali pridėti kambarį prie savo naujų namų, kad žmonėms, esantiems perkrautame name, būtų daugiau erdvės. Palyginimui, bio plėvelės ląstelės jas pagamins tarpląstelinių polisacharidų medžiagos (EPS), kad būtų įtrauktos naujos ląstelės iš išorės ir kitos bendruomenės sukurtos ląstelės. Pagrindiniu lygiu tiek miestai, tiek bioplėvelės siūlo savo gyventojams apsaugą nuo pašalinių jėgų. Bakterijoms šios jėgos gali būti antibiotikai ar net žmogaus imuninė sistema [šaltinis: Citrina ir kt.]. Mokslininkai mano, kad bendras bioplėvelės storis ir tankis suteikia tam tikrą apsaugą [šaltinis: Montanos valstijos universiteto CBE].

Be to, bendravimas su kaimynais gali būti lengvesnis, jei jūs gyvenate arčiau jų. Tas pats principas galioja ir biofilmo ląstelėms kvorumo nustatymo metu, kai ląstelės yra pakankamai arti, kad efektyviai signalizuotų. Tyrėjai iškėlė hipotezę, kad šis metodas gali būti naudojamas nustatant ribas ir tarp skirtingų bioplėvelių kolonijų [šaltinis: Watnick ir Kolter]. Gyvenant bio plėvelėse, ląstelėms taip pat lengviau konjuguoti ar perduoti genetinę medžiagą.

Kita svarbi atsimintina koncepcija yra ta, kad bioplėvelių struktūros yra lanksčios. Štai kodėl jie gali sukelti problemų. Daugelis mokslininkų vartoja terminą viskoelastinga aprašyti bioplėveles, tai reiškia, kad jos gali būti ištemptos kaip glaistai, kai skysčio srautas traukia arba stumia koloniją [šaltinis: Montanos valstijos universiteto CBE]. Šios šlyties jėgos arba skysčio tekėjimo greitis gali suformuoti bioplėvelės koloniją ir sukelti gumulų atsijungimą ar atitrūkimą.

Ką daryti, jei mūsų naujokai į miestą pavargsta gyventi perkrautame rajone? Jie gali persikelti kur nors kitur. Biofilmo ląstelės gali tą patį padaryti atsiribodamos nuo kolonijos, atgaudamos judumą ir tęsdamos gyvenimą kaip plūduriuojantys mikroorganizmai. Ląstelėms, įterptoms po kitais ląstelių ir EPS sluoksniais, gali būti sunkesnė užduotis. Po atsiskyrimo mikrobas gali pradėti kurti savo bioplėvelę arba gyventi kitoje įsitvirtinusių ląstelių bendruomenėje. Mes nežinome, kas sukelia atsiribojimą, tačiau mokslininkai sako, kad rūšies rūšis, aplinkos poveikis ir konkurencija bioplėvele vaidina svarbų vaidmenį. Mikroorganizmai, kaip ir žmonės bei kiti gyvūnai, dažnai persikelia kur nors kitur išgyventi, kai vyksta sunkiai.

Skaitykite toliau, kad sužinotumėte, kaip šie mikrobų miestai gali būti kenksmingi žmonėms.

Bioplėvelės ir medicininės problemos

Bioplėvės formavimasis, esantis vidiniame kateteryje, toks, koks parodytas elektronų mikrografe, gali sukelti staph infekcijas.

Bioplėvės formavimasis, esantis vidiniame kateteryje, toks, koks parodytas elektronų mikrografe, gali sukelti staph infekcijas.

Ar kada susimąstėte, kodėl būtina valyti dantis pas odontologą? Jūs jau patys valote dantis, tiesa?

Mūsų burnoje yra daugiau nei 500 atskirų bakterijų rūšių, galima sakyti, kad bioplėvelės gali sukelti problemų, jei leisime joms [šaltiniai: Cromie; Montanos valstybinio universiteto CBE]. Dantų valymas pašalina dantų apnašos, biofilmo rūšis ant dantų, tačiau jos pašalinimas iš sunkiai pasiekiamų vietų šalia mūsų dantenų linijų dažnai paliekamas dantų higienisto kompetencijai. Jei dantys liko ant mūsų dantų, dantų apnašos gali sukelti ertmes ir periodontitą - medicinos terminą dantenų infekcijai.

Už burnos pusės su bioplėvele susijusios sveikatos problemos yra dažnesnės, nei jūs galite pamanyti. Biofilminėms infekcijoms kelia nerimą tai, kad kai kurių nėra lengva atsikratyti ir jos gali toleruoti antimikrobinius vaistus, tokius kaip antibiotikai. Tai reiškia, kad kai kurie vaistai neveiks žmonėms, sergantiems bioplėvelės infekcijomis. Bioplėvelės gali sukelti įvairių sveikatos problemų, pradedant nuo bendro ausies skausmo ir baigiant specifine bakterine infekcija, aptinkama žmonėms, sergantiems genetine liga, vadinama cistine fibroze.

Tačiau bioplėvelės ypač kelia susirūpinimą pacientams, sergantiems implantuoti medicinos prietaisai. Kai kuriuose įrenginiuose jų buvo rasta daugiau nei kituose, įskaitant:

  • Kateteriai arba vamzdeliai, įterpti į kūną, kad būtų galima gydyti ar pašalinti kūno skysčius (ypač centrinės venos kateterius ir šlapimo kateterius)
  • Protezuoti sąnariai
  • Mechaniniai širdies vožtuvai
  • Stimuliatoriai
  • Kontaktiniai lęšiai
  • Endotrachėjiniai vamzdeliai, naudojami kvėpavimui palengvinti ar anestezijai atlikti
  • Intrauteriniai prietaisai, naudojami kaip kontraceptikai

Ligoninėje mikrobrai, iš kurių susidaro bioplėvelės, paprastai patenka į paciento kūną, kai prieš tai pacientas, lankytojai ar ligoninės personalas yra pernešami ant implanto ar paciento viduje. Tam tikrų tipų bioplėvelės, tokios kaip genties Stafilokokas, yra labiau kenksmingi, nes išskiria toksinus ir gali būti labai atsparūs antibiotikams, ypač jei paciento kūne jie sudaro bioplėveles (daugiau skaitykite skyrelyje „Kaip veikia Staph infekcijos“).

Atsikratyti biofilmų, ypač staph bakterijų, pacientams, kuriems yra implantai, gali būti iššūkis, tačiau yra keletas variantų. Kartais implantą nuimant pavyks padaryti apgaulę, nebent bioplėvelė susiformuotų ant gyvų audinių [šaltinis: Donlanas]. Kiti metodai apima didesnių antimikrobinių vaistų dozių uždėjimą ant implanto paviršiaus, prieš jį įdedant į paciento vidų, arba eksperimentavimą su implantais, padengtais sidabru, turinčiu antimikrobinių savybių.

Deja, ilgainiui nėra universalaus gydymo medicininėmis bioplėvėmis. Biologinių filmų formavimo prevencija yra perspektyviausia taktika. Pacientai visada turėtų pasitarti su savo gydytojais dėl galimo bioplėvelės infekcijų gydymo.

Žmogaus kūnas nėra vienintelė arenoje mūsų kovoje su nepageidaujamais bioplėvelėmis. Skaitykite toliau, kad sužinotumėte, kaip šie nuolatiniai klasteriai daro neigiamą įtaką pramonės parametrams ir aplinkai.

Biofilmo žala aplinkai ir pramonei

Kaip mes sužinojome, šie bendruomeniniai mikrobai gali prisitaikyti prie gyvenimo daugelyje paviršių, įskaitant dantis ir mūsų kūnus, tačiau didžioji dalis bioplėvelių yra gamtoje. Pvz., Galite pajusti, kad sekliame vandens telkinyje ant uolų yra bioplėvelių, sukuriant slidų paviršių, kuriuo galima važiuoti. Skirtingai nuo laboratorijoje tirtų biofilmų, šios sankaupos vyksta natūraliai ir yra viena iš didesnių dalių ekosistema.

Šiandien mūsų poveikis aplinkai dažnai lemia ekosistemų disbalansą. Pvz., Dėl atliekų nuotėkio rajone gali būti didesnis tam tikrų maistinių medžiagų kiekis nei įprasta. Kai kuriems mikroorganizmams tai reiškia daugiau maisto, todėl jų populiacija gali būti nekontroliuojama. Tačiau norint suskaidyti maistines medžiagas, kai kuriems mikrobams reikia deguonies, ir jie sunaudos daugiau nei įprasta maistinių medžiagų perteklių. Toks deguonies pašalinimas iš ekosistemos gali sukelti problemų kitiems organizmams, kurių buveinė yra ta pati, o kartais gali susidaryti negyvos zonos. Jei maistinės medžiagos gali augti nekontroliuojamai, tiek laisvai plūduriuojantys mikroorganizmai, tiek sėslūs bioplėvelės gali klestėti ir sunaudoti visą deguonį rajone, todėl aplinkai tampa sunku arba neįmanoma gyventi kitiems mikrobams ir gyvūnams.

Pramoninėje aplinkoje bio plėvelės yra jėga, su kuria reikia atsižvelgti. Kadangi dauguma gamybos įrenginių naudoja vandenį šaldyti įrangą arba nuo vamzdžių veža išteklius, kyla didžiulė rizika, kad ant šios įrangos ir vamzdynų bus sukurtos bioplėvelės. Remiantis vienu vertinimu, kasmet pramonės plėvelėse bioplėvelės padaro daugiau nei milijardo dolerių vertės žalą, darydamos įtaką žmonių sveikatai ir įmonių galimybėms efektyviai gaminti savo produktus [šaltinis: Montanos valstijos universiteto CBE; Sturmanas]. Popieriaus gamybos įmonėms ypač gresia bioplėvelės problemos, nes popieriaus gamybai reikia daug vandens ir ji suteikia šiltą ir maistingą aplinką mikroorganizmams augti [šaltinis: Sturman].

Bioplėvelės taip pat gali neigiamai paveikti geriamojo vandens kokybę. Išvalius nuotekas, jos teka švariais vamzdžiais, kurie tiekia jas į mūsų čiaupus. Tačiau kai kuriais atvejais bio plėvelės gali sukelti nepatogumų šiame procese. Vandens valymo įrenginių mokslininkai nustatė, kad vamzdžiuose, iš kurių tiekiamas švarus vanduo, iš naujo užteršiamas vanduo, vis dar susidaro bioplėvelės. Ištyrę problemą, jie sužinojo, kad švaraus geriamojo vandens, kuris buvo apdorotas, sudėtyje yra organinės anglies - skanus valgis bakterijoms. Laimei, pašalinus organinę anglį iš perdirbto vandens, šios bakterinės bio plėvelės nesusiformuoja švaraus vandens vamzdynuose, suteikdamos vandeniui saugią kelionę į jūsų maišytuvą [šaltinis: Sturman].

Bioplėvelės gali sukelti problemų, tačiau jos taip pat gali būti naudingos. Toliau skaitykite apie tai, kaip bioplėvelės technologija gali išvalyti aplinkos netvarką.

Bioplėvelės ir invazinės rūšys

Tyrėjai nustatė, kad balastinis vanduo, vanduo, kurį laivai laiko savo lankose pusiausvyrai palaikyti, taip pat turi biolapius [šaltinis: Drake ir kt.]. Organizmai, pradedant vėžiagyviais ir baigiant bakterijomis, gali būti gabenami balasto talpyklose. Bet kai laivai surenka balastinį vandenį viename uoste ir išleidžia jį kitame, tada viskas tampa lipni. Balastinio vandens ištuštinimas naujoje aplinkoje suteikia šiems nevietiniams organizmams pranašumą, nes jie gali nekonkuruoti su vietinėmis rūšimis dėl maisto ir išteklių. Kaip ir kituose panardinamuose paviršiuose, šių plėvelių viduje bioplokštės gali kolonizuoti. Patekę į balasto rezervuarą, bioplėvelių mikrobai gali atsiriboti nuo kolonijos arba būti iškasti į naują aplinką. Tyrėjai sako, kad invazinius mikroorganizmus šiose bioplėvelėse ir balastiniame vandenyje turėtume vertinti taip pat atsargiai, kaip ir kitus invazinius organizmus, nes jie gali plisti tam tikrus patogenus ar ligas sukeliančius mikrobus.

Biofilmų pranašumai

Kaip ką tik sužinojome, jei tinkamos sąlygos, mikroorganizmai gali sukelti disbalansą aplinkoje. Ironiška, todėl mikrobai taip pat gali būti naudingi. Pavyzdžiui, paaiškėja, kad tos pačios maistinių medžiagų alkanos bakterijos, kurios skaido anglį apdorotame vandenyje, taip pat gali atkurti pusiausvyrą tam tikroje vietoje, valgydamos anglies perteklių susidarius situacijai.

Kai gamtoje netyčia nugrimzta nafta (kaip matyti išsiliejus naftai), mikrobai lėtai skaido naftos daleles. Kadangi aliejus daugiausia pagamintas iš anglies, yra daugybė bakterijų, kurios skaido mažas aliejaus molekules maistui.Esant tokiai mąstysenai, galima sakyti, kad bioplėvelės gali būti potenciali priemonė valyti aplinkos nešvarumus. Biofilmų naudojimas tokiu būdu yra pavyzdys bioremediacijaarba grąžinant aplinką iš pakitusios būklės į natūralią aplinką, naudojant mikroorganizmus. Nors rinkti aliejų ir važiuoti per bioplėvelės filtras Kai kurių rūšių naftos išsiliejimų pašalinimas nėra įprastas būdas, todėl ateityje tai gali būti įdomi galimybė.

Bio plėvelės netgi turi savo vietą kalnakasybos pramonėje. Kasybos metu vertinga rūda yra atskirta nuo įprastos uolienos. Bet kai yra vandens ir deguonies, tam tikros rūšies liekanos susmulkintos uolienos gali sukurti sieros rūgšties tirpalą, jei jis paliekamas vienas. Kai vyksta reakcija, ši rūgštis ir kiti nuotėkiai sunkiai išvalomi ir gali užteršti netoliese esančius vandens šaltinius. Bet jei ištrauksite dalį lygties, uolienų medžiaga nebus rūgštinė ir gali būti sunaikinta skirtingai. Pasirodo, kad ant šių uolienų, uždėjusias biologinius plėveles formuojančias bakterijas, kurioms reikalingas deguonis, elementas bus pašalintas iš jo paviršiaus ir neleidžiama susidaryti šiam rūgštiniam nuotėkiui [šaltinis: Sturmanas].

Be bioremeditacijos, bioplėvelės gali būti naudojamos biofilmų sukimo filtrai nuotekoms valyti [šaltinis: Sturman]. Šiame procese ant plėvelių ar plastiko gabalėlių auginamos bioplėvelės, siekiant iš vandens išvalyti atliekas, kurios lėtai tirpsta. Maža to, šis procesas yra pakankamai efektyvus, tačiau dauguma savivaldybių vandens valymo centrų nuotekoms valyti vis dar naudoja didesnį bakterijų kiekį.

Bioplėvelės taip pat naudingos kitiems gamtos organizmams. Požeminiai mikroorganizmai suformuos bio plėvelę aplink rizosferą arba plotą tarp šaknų ir dirvožemio augaluose. Cheminė sąveika šiame simbiotiniame santykyje abiems šalims suteikia prieigą prie maistinių medžiagų, kurių kitaip nebūtų. Biofilmų formavimasis augalų šaknyse yra vienas iš daugelio pavyzdžių, kodėl bioplėvelės yra ekologiškai svarbios.

Manote, kad dar žinote biopofilius? Sužinokite apie būdus, kaip vėliau kovoti su nepageidaujamomis kolonijomis.

Biofilmų kovos įrankiai

Didžiausia bioplėvelių problema yra ta, kad atrodo, kad jos susidaro tose vietose, kurias arba sunku pasiekti, arba jos yra per subtiliai apdorojamos. Pašalinus kateterį, užkrėstą bioplėvelės bakterijomis, ir pakeitus jį nauju, pavyks padaryti apgaulę; o kaip žmonėms, kuriems išgyventi priklauso nuo jų dirbtinio širdies vožtuvo?

Nelengva rasti atsakymus. Priklausomai nuo bio plėvelės, kai kurios gali būti švelniai subraižytos, o kitos gali būti pakankamai tvirtos, kad suerzintų paviršių, kurį vadina namais. Ir nepaisant jūsų ankstesnės sėkmės plaunant namus slėginiu būdu arba naudojant vandens srautą, kad atsikratytumėte nešvarumų, padidėjęs vandens srautas iš maišytuvo nenušluos bioplėvelių. Aišku, per trumpą laiką pašalinsite kai kurias ląsteles, tačiau bioplėvelė pripras prie didesnės skysčio šlyties ir ilgainiui išaugs plonesnė, bet atkakliau prisirišusi bioplēvelė [šaltinis: Sturman]. Net jei pavyktų pašalinti bioplėvelę per jėgą, kaip galite užtikrinti, kad iškeldinsite kiekvieną paskutinę langelį?

Štai kodėl mokslininkai tiria bioplėveles molekuliniu lygmeniu. Jie nori žinoti, kokiomis sąlygomis bus sudarytos skirtingos rūšies mikrobai atitraukti iš biologinio plėvelės kolonijos ir paviršiaus. Mokslininkai jau suvokia šį ryšį su kai kuriomis rūšimis. Viename tyrime tyrėjai rado specifinį baltymą, kuris, atrodo, kontroliuoja kelių rūšių bakterijų atsiribojimą [šaltinis: Davies ir kt.]. Panašiai kiti tyrėjai siekia surasti genus, leidžiančius ląstelėms prisitvirtinti prie paviršiaus ar bioplėvelės, tikėdamiesi, kad jie paaiškins, kaip atskirti mikrobus ar net susilpninti jų ląstelių matricą, kad padidintų antimikrobinių medžiagų efektyvumą.

Mokslinių tyrimų pastangos taip pat sutelktos į medicinos prietaisų implantacijos būdus, kartu sumažinant bioplėvelių infekcijas. Vyrauja idėja, kad naudojant metodų derinį gali būti naudinga priklausomai nuo rūšies bioplėvelėje ir paciento būklės. Jei norite padaryti savo dalį užkirsti kelią mikroorganizmų plitimui medicininėje aplinkoje, būtinai nusiplaukite rankas, venkite be reikalo neliesti pacientų ir klausykite medicinos personalo narių, ką galite padaryti, kad išvengtumėte mikrobų plitimo.

Ko gero, didžiausias ginklas nuo nepageidaujamų bioplėvelių pirmiausia yra neleidžiantis jiems kolonizuotis. Paviršių valymas visada yra žingsnis teisinga linkme.

Galų gale svarbu suvokti, kad iki pat pažangių mikroskopų atsiradimo apie bioplėveles buvo žinoma labai mažai. Dabar šias kolonijas nuodugniai tiria tūkstančiai įvairių disciplinų mokslininkų visame pasaulyje. Mums dar reikia nueiti ilgą kelią, tačiau tyrėjai sunkiai dirba, kad atsakytų į sunkiausius biofilmų klausimus. Bet koks atradimas pagerina mūsų žinias apie šias žaviąsias kolonijas ir priartina mus prie biopofilių kontrolės ir geresnio panaudojimo.

Norėdami sužinoti daugiau išteklių apie bioplėveles, apsilankykite kitame puslapyje.

Juodoji mirtis, erkės ir - bioplėvelės?

Sunku pasakyti, kuris organizmas iš tikrųjų buvo atsakingas už buboninį marą - ligą, dėl kurios XIV amžiuje mirė milijonai. Erkės buvo atsakingos už ligos plitimą iš žiurkių žmonėms, tačiau tyrėjai atidžiau pažvelgia į pačias bakterijas - viena rūšis vadinama Yersinia pestis. Šiuolaikiniai tyrimai rodo, kad šios bakterijos sudaro bioplėvelę srityje tarp erkės stemplės struktūros ir skrandžio, blokuodamos jo suvartojimą maistu ir badaudamos gyvūną [šaltinis: Darby]. Taigi, kodėl maras vis tiek išplito, jei erkės, gabenančios bakterijas, mirė badu? Na, kadangi erkės buvo nuolat alkanos, bandė valgyti dažniau, o žmonės, deja, sulaukė šių bandymų pabaigos.


Vaizdo Papildas: Nosis ir čiaudėjimo paslaptis.




Tyrimas


Kiek Pakils Žemės Jūra? Atsakymų Trūksta, Mokslininkai Perspėja
Kiek Pakils Žemės Jūra? Atsakymų Trūksta, Mokslininkai Perspėja

Netrukus Galėtume Žiūrėti, Kaip Juodoji Skylė Veikia, Paaikinantis Reikalus Realiuoju Laiku
Netrukus Galėtume Žiūrėti, Kaip Juodoji Skylė Veikia, Paaikinantis Reikalus Realiuoju Laiku

Mokslas Naujienos


Švytinčios Bakterijos Padaryti Gražų Atviruką
Švytinčios Bakterijos Padaryti Gražų Atviruką

Žemės Diena 2015 M.: Mūsų Mėgstamiausios Planetos Nuotraukos
Žemės Diena 2015 M.: Mūsų Mėgstamiausios Planetos Nuotraukos

Kiparisų Medžiai Pjauna Žemės Superkontinentų Plyšimą
Kiparisų Medžiai Pjauna Žemės Superkontinentų Plyšimą

Kaip „Google Earth“ Sugadintas „Vaiduokliškas“ Nuskendusio Lėktuvo Vaizdas
Kaip „Google Earth“ Sugadintas „Vaiduokliškas“ Nuskendusio Lėktuvo Vaizdas

Už Kiaukutinių Vandenyno Rūgštinimas Yra Blogas Žmonėms (Op-Ed)
Už Kiaukutinių Vandenyno Rūgštinimas Yra Blogas Žmonėms (Op-Ed)


LT.WordsSideKick.com
Visos Teisės Saugomos!
Dauginti Jokių Medžiagų Leidžiama Tik Prostanovkoy Aktyvią Nuorodą Į Svetainę LT.WordsSideKick.com

© 2005–2020 LT.WordsSideKick.com