از بیوفیلم‌ (Biofilm) چه می دانید؟

بیوفیلم اجتماعی از سلول های میکروارگانیسمی است که به یک سطح متصل شده‌اند و توسط مواد پلی‌مری خارج سلولی پوشیده شده‌اند. گاهی بایوفیلم را می‌توان به عنوان استراتژی دانست که بعضی از میکروارگانیسم ها از آن استفاده می‌کنند تا بتوانند خود را از اثرات و نیروهای زیانباری که در محیط طبیعی و بدن میزبان است حفظ کرده و اینگونه شانس بقای خود را افزایش دهند. زیست لایه یا همان بیوفیلم توسط گروه‌های مختلفی از باکتری‌های موجود در زیست توده ساخته می‌شود و به علت مشکلاتی که به وجود می‌آورند، در پزشکی و صنعت از اهمیت بالایی برخوردارند. در این مقاله به بررسی انواع بیوفیلم پرداخته می شود.

انواع بیوفیلم

میکروارگانیسم هایی که بایوفیلم را تشکیل می دهند شامل باکتری ها، قارچ ها و پروتیست ها هستند. بیوفیلم باکتری ها از اجتماع یک گونه واحد باکتریایی یا اجتماعی از چند گونه متفاوت تشکیل می شوند.

بایوفیلم چگونه تشکیل می شود؟

باکتری ها در محیط به دو شکل شناور و چسبیده به سطوح مختلف موجودند. شکل غالب میکروارگانیسم ها در طبیعت حالت چسبیده آن ها است. بیوفیلم، مخازنی براي شکل شناور باکتری هـا هستند. سلول های باکتری بر روی سـطوح متنـوع اعم از فلزات و غیر فلزات که در معرض آب غیر استریل و یا مایعـات روی بافت‌های گیاهی و حیوانی و یا روی دستگاه‌ها متصل شده و نهایتاً بایوفیلم شکل می گیرد. تشکیل بیوفیلم به صورت فرآیندی چند مرحله اي صورت می گیرد: چسبیدن قابل برگشت، غیـر قابـل برگشـت و تشـکیل کلونی.

---

برای مطالعه بیشتر بخوانید:

♣ کاربرد پراکسیدین برای حذف و جلوگیری از تشکیل بیوفیلم

♣ بررسی انواع میکروب، عوامل بیماری زا و پاتوژن ها

♣ ضدعفونی کننده های رایج در صنایع لبنی و غذایی

♣ آب و فاضلاب را ضدعفونی کنیم

---

مراحل تشکیل بیوفیلم

مراحل تشکیل بیوفیلم در باکتری‌ها و مشخصات شیمیایی و فیزیکی ماتریس بیوفیلم ها از یک مدل کلی پیروی می‌کند. به این صورت که در اولین مرحله اتصال و استقرار میکروارگانیسم با سطح زنده یا غیر زنده اتفاق می‌افتد. اتصال اولیه با سطح، غیر اختصاصی بوده و توسط پیوندهای آب‌گریز، واندروالسی و الکترواستاتیک صورت می‌پذیرد. پس از اتصال اولیه، پروتئین‌های سطح میکروب متصل‌شونده به ماتریس، به صورت اختصاصی اتصال باکتری را به سطح قوی‌تر می‌کنند. با تکثیر باکتری، میکروکلنی باکتریایی تشکیل می‌شود و به دنبال آن ساختار سه بعدی که همان بیوفیلم بالغ است شکل می‌گیرد. بایوفیلم بالغ پس از مدتی متلاشی شده اما سلول‌های باکتریایی آزاد شده می‌توانند در مکان‌های دیگر ایجاد عفونت و کانون جدید زیست لایه می نمایند.

عوامل موثر در تشکیل بایوفیلم

سرعت تشکیل بیوفیلم به عوامل متعدد چون، ویژگـی هـای زیست شناختی میکروب مورد مطالعه، ساختار سطح اسـتفاده شـده، ترکیـب و شـرایط محـیط کشت (دما و موادمغذی) بستگی دارد. در حالت کلی، میکروارگانیسم‌هایی که با یکدیگر تحت عنوان زیست لایه زندگی می‌کنند، از وجود سلول‌های مختلف در اجتماع خود مزایایی کسب می‌کند.

چرا بایوفیلم تشکیل می شود؟

برای میکروارگانیسم‌ها، زندگی کردن در یک زیست لایه با مزایای خاصی همراه است. اجتماعات میکروبی معمولاً نسبت به استرس‌ها بسیار مقاوم‌ترند. فاکتورهای استرس‌زای بالقوه نظیر کمبود آب، افزایش یا کاهش pH محیط یا وجود مواد سمی برای میکروب، نظیر آنتی‌بیوتیک‌ها، آنتی‌میکروب‌ها یا فلزات سنگین را شامل می‌شوند.

اهمیت بیوفیلم ها

کاربرد بیوفیلم ها بسته به ترکیب و محل ایجادشان می توانند سودمند یا زیان آور باشـند.

• تشکیل آنها در لوله های آبخوری و شیردوشی ها علاوه بر خـوردگی میکروبی و پوسیدگی تجهیـزات، باعـث انسـداد و گرفتگـی لولـه هـا، آلودگی دائم آب آشامیدنی و شیر خام به دلیل ورود میکروبها و سـموم آنها می شود.
• همچنین این بایوفیلم ها موجب کاهش اثر واکسـن هـای دامی، اتلاف بخش قابل توجهی از ویتامین های قابل اسـتفاده دام بـه دلیل جذب مقداری از آنها توسط میکروبهـای بایـوفیلم ایجـاد طعـم و بــوی نــامطبوع در آب و شــیر و کــاهش میــل نوشــیدن آب، خطــر مسمومیت ناشی از تداخلات دارویی و فسـاد شـیر مـی شـوند.
• بایوفیلم ها علاوه بر محیطهاي طبیعی مانند دندان، می توانند در محیطهـاي کشـاورزي و دامـداري و سیسـتم هاي صنعتی مثل صنایع غذایی و لبنی و پزشکی نیز تشکیل گردند.

باکتری‌های تشکیل دهنده زیست لایه

هم باکتری‌های گرم مثبت و هم گرم منفی می‌توانند بایوفیلم ایجاد کنند. از جمله مهم‌ترین باکتری‌هایی که توانایی تشکیل زیست لایه را دارند، می‌توان باکتری‌های گرم مثبت انتروکوکوس فکالیس، استافیلوکوکوس اورئوس، استافیلوکوکوس اپیدرمیدیس، استرپتوکوکوس‌های گروه ویریدانس، باسیلوس سوبتیلیس و باکتری‌های گرم منفی اشریشیا کلی، کلبسیلا پنومونیه، پروتئوس میرابیلیس و سودوموناس آئروژینوزا را نام برد.

مضرات بیوفیلم باکتریایی

باکتری‌هایی که توانایی تشکیل زیست لایه را دارند به دلیل مقاومت بالا می‌توانند عفونت‌های مزمن مانند التهاب پایدار و آسیب بافتی ایجاد کنند. بیوفیلم باکتریایی ایجادشده در این حالت به درمان توسط آنتی بیوتیک‌های معمول مقاوم می‌باشد. ایجاد زیست لایه می‌تواند باعث چندین مشکل در زمینه پزشکی شود که از جمله آن‌ها، عفونت وسایل خارجی مانند کاترها، لوله‌های حلقی و لنزهای تماسی و همچنین عفونت بافت‌های زنده مانند عفونت اندوکارد، عفونت زخم و عفونت اپیتلیوم ریه به‌خصوص در مبتلایان به سیستیک فیبروزیس می‌باشد.

بررسی قابلیت ضد باکتریایی و ضد بیوفیلمی

ترکیبات ضد بیوفیلمی به ترکیباتی گفته می‌شود که به نحوی مانع از ایجاد فاز بایوفیلمی در باکتری‌های مستعد می‌شود. این ترکیبات با تحت تأثیر قرار دادن قسمت‌های مختلف این ساختار سه‌بعدی، سبب ایجاد نارسایی‌هایی در سطح بایوفیلم شده و مانع از ایجاد یا گسترش آن‌ها می‌شوند. این ترکیبات به دو گروه ترکیبات ضدبیوفیلمی غیرگیاهی و ترکیبات ضدبیوفیلمی گیاهی تقسیم بندی می‌شوند.

کلام آخر:

یکی از بهترین مواد ضد بیوفیلمی، ضدعفونی کننده صنعتی فوداسیب بر پایه پراستیک اسید 15 درصد صنایع غذایی تولیدی شرکت آرال شیمی است. این محصول به طور کاملا موثر باعث حذف بایوفیلم از سطوح می شود. این محلول اکسیدکننده بسیار قوی است و مکانیزم عمل آن از طریق اکسیداسیون است. در واقع، این ماده، غشای بیرونی سلول های باکتریایی، اندوسپورها، مخمرها و اسپورهای کپک را اکسید و متلاشی کرده و به این ترتیب، عمل ضدعفونی را انجام می دهد. به همین جهت، این ماده فودگرید پایه ی اصلی بسیاری از ضدعفونی کننده های رایج در صنعت غذا برای از بین بردن زیست لایه است. همچنین، مصارف بیمارستانی این ماده به عنوان ضدعفونی کننده و گندزدای قدرتمند و استریل کننده ابزار پزشکی و دندانپزشکی، نیز رو به افزایش است.

⇐ نسخه بروزرسانی شده در خرداد ۱۴۰۲