Las comunidades bacterianas llamadas biofilms pueden obstruir rápidamente dispositivos médicos como stents, catéteres y filtros de agua formando serpentinas de dimensión 3 que bloquean el flujo. El hallazgo informará los enfoques futuros para evitar que las biopelículas causen obstrucciones potencialmente mortales.
Las bacterias que fluyen a través de un tubo forman una biopelícula verde en las paredes. Las bacterias etiquetadas de rojo que fluyen a través de la cámara luego quedan atrapadas en una matriz pegajosa, formando serpentinas que obstruyen el canal. Fuente de la imagen: Knut Drescher.
Las biopelículas son complejas, con múltiples capas de bacterias y otros microbios. Se pueden formar en superficies biológicas como dientes o en dispositivos médicos, como catéteres y stents, dentro del cuerpo. Las bacterias en las biopelículas son resistentes a los antibióticos y pueden causar infecciones graves.
Un equipo de investigación dirigido por los Dres. Howard A. Stone y Bonnie L. Bassler, de la Universidad de Princeton se propusieron comprender mejor las características de las biopelículas. P. que forma biofilms en el suelo, los ríos y las aguas residuales, así como en dispositivos médicos. En lugar de utilizar placas de Petri estándar o matraces para la investigación, el grupo desarrolló un sistema de flujo especial que imitaba las condiciones de la vida real. Etiquetaron las bacterias con una etiqueta verde y las observaron bajo un microscopio a medida que fluían a través de un tubo estrecho con muchas curvas. El trabajo fue financiado en parte por el Instituto Nacional de Ciencias Médicas Generales (NIGMS) de los NIH.
que la bacteria creció rápidamente y se acumuló, formando una biopelícula en las paredes del tubo en aproximadamente 40 horas. La acumulación de esta biopelícula, sin embargo, no afectó mucho el flujo a través del tubo.
Las bacterias en las biopelículas están conectadas entre sí por una matriz de compuestos que producen llamadas sustancias poliméricas extracelulares. Los investigadores encontraron que las bacterias en las paredes del tubo arrojan esta matriz molecular, creando una red de malla en el tubo.
Los investigadores etiquetaron a otro grupo de bacterias con una etiqueta roja y las monitorearon mientras fluían a través del mismo tubo. Estas bacterias quedaron atrapadas en la red de malla y formaron serpentinas 3-D. Las cintas colmaban los espacios entre las curvas del tubo, obstruyendo el tubo en tan solo 30 minutos.
Los investigadores encontraron que las bacterias podrían formar serpentinas en el suelo artificial y en malla similar a la encontrada en los filtros de agua. serpentinas biofilm también se forman en los stents convencionales en cuestión de horas 12, que abarca los huecos en la malla de alambre. Estos resultados sugieren que serpentinas biofilm son comunes en la naturaleza y pueden bloquear el flujo en una amplia variedad de entornos industriales y médicos.
Para mí, la sorpresa fue la rapidez con que los transmisores de biopelículas causaron una obstrucción total ", dice Stone. No hubo ninguna advertencia de que algo malo iba a suceder.
Los investigadores también probaron varios genes que estaban ligados a la formación del biofilm en estudios anteriores. Cuando eliminado, sólo un subconjunto de los genes afectados la formación de biopelículas en condiciones de flujo. Estos resultados subrayan la importancia de utilizar las condiciones de la vida real para poner a prueba los métodos para prevenir y tratar las biopelículas.
