Comunidades bacterianas chamadas biofilmes podem entupir rapidamente dispositivos médicos, como stents, cateteres e filtros de água, formando streamers 3-dimensional que bloqueiam o fluxo. A descoberta informará abordagens futuras para evitar que os biofilmes causem obstruções potencialmente mortais.
Bactérias que fluem através de um tubo formam um biofilme verde nas paredes. Bactérias marcadas em vermelho que passam pela câmara são capturadas em uma matriz pegajosa, formando serpentinas que entopem o canal. Fonte da imagem: Knut Drescher.
Os biofilmes são comunidades complexas e multicamadas de bactérias e outros micróbios. Eles podem se formar em superfícies biológicas como dentes ou em dispositivos médicos, como cateteres e stents, dentro do corpo. Bactérias em biofilmes são resistentes a antibióticos e podem causar infecções graves.
Uma equipa de investigação liderada pelos Drs. Howard A. Stone e Bonnie L. Bassler da Universidade de Princeton propôs a compreender melhor as características dos biofilmes. P. que forma biofilmes no solo, rios e esgoto, bem como em dispositivos médicos. Em vez de usar placas de Petri padrão ou frascos para a pesquisa, o grupo desenvolveu um sistema de fluxo especial que imitava as condições da vida real. Eles rotularam as bactérias com uma etiqueta verde e as observaram ao microscópio enquanto fluíam através de um tubo estreito com muitas curvas. O trabalho foi financiado em parte pelo Instituto Nacional de Ciências Médicas Gerais do NIH (NIGMS).
que as bactérias rapidamente cresceram e se acumularam, formando um biofilme nas paredes do tubo em aproximadamente 40 horas. O acúmulo desse biofilme, no entanto, não afetou muito o fluxo através do tubo.
As bactérias nos biofilmes são conectadas umas às outras por uma matriz de compostos que produzem substâncias poliméricas extracelulares. Os pesquisadores descobriram que as bactérias nas paredes do tubo eliminam essa matriz molecular, criando uma malha no tubo.
Os pesquisadores rotularam outro grupo de bactérias com uma etiqueta vermelha e as monitoraram enquanto fluíam pelo mesmo tubo. Essas bactérias ficaram presas na rede de malha e formaram flâmulas 3-D. As flâmulas preencheram os espaços entre as curvas do tubo, entupindo o tubo em apenas 30 minutos.
Os pesquisadores descobriram que as bactérias poderiam formar flâmulas no solo artificial e em malha semelhante ao encontrado em filtros de água. flâmulas biofilme também formou em stents de metal dentro de horas 12, abrangendo as lacunas na malha de arame. Estes resultados sugerem que as flâmulas biofilme são comuns na natureza e podem bloquear o fluxo de uma grande variedade de ambientes industriais e médicas.
Para mim, a surpresa foi a rapidez com que as fitas de biofilme causaram entupimento completo ”, diz Stone. Não houve aviso de que algo ruim estava prestes a acontecer.
Os pesquisadores também testaram vários genes que estavam amarrados a formação de biofilme em estudos anteriores. Quando eliminada, apenas um subconjunto dos genes causou a formação de biofilmes em condições de escoamento. Estes resultados sublinham a importância do uso de condições reais para testar métodos para a prevenção e tratamento de biofilmes.
