Vliv fyzického namáhání na susceptibilitu biofilmu k antimikrobialním látkám

Abstract

Většina bakterií žije v komunitách nazývaných biofilmy, které se vyvíjejí na vlhkých površích. Tyto biofilmy jsou v matrici nazvané EPS, která chrání bakterie před chemickým a mechanickým odstraněním. Biofilmy se vyvíjejí na různých površích, včetně lodních trupů, průmyslových potrubí a zdravotnických implantátů. Tyto bakterie mohou způsobit několik onemocnění. Biofilmy jsou zkoumány a zobrazovány mnoha způsoby, aby se zabránilo nebo odstranilo. Současné procesy stály spoustu peněz pro průmysl. Stresová relaxace je typickou odezvou biofilmu v určité míře deformace a je účinným způsobem studia viskoelastických vlastností biofilmu. Pro popis relaxace stresu biofilmu byl použit tříčlenný Maxwellův model a prvky byly hypotéz, že souvisejí se třemi hlavními složkami biofilmu: vodou, extracelulárními polymerními látkami (EPS) a bakteriemi. Maxwellův model však pouze zhruba popisuje relativní význam každé hlavní složky během uvolnění napětí v biofilmu, ale detailní proces přeuspořádání hlavních složek biofilmu zůstává nejasný. V tomto projektu budeme sledovat strukturální přeskupení celého biofilmu a vizualizovat proudění vody a pohyb bakterií při relaxaci stresu biofilmu pomocí optické koherentní tomografie (OKT).

Most bacteria live in communities called biofilms, which develop in wetted surfaces. These biofilms are in a matrix called EPS, which protects the bacteria from chemical and mechanical removal. The biofilms develop on various surfaces including ship hulls, industrial pipelines and medical implants. These bacteria can cause several diseases. Biofilms are studied and imaged by many methods, in an attempt to prevent it or remove it. The current processes cost a lot of money for the industry. Stress relaxation is a typical response of a biofilm under certain extent of deformation and it is an efficient way to study viscoelastic properties of a biofilm. A three-element Maxwell’s model has been used to describe biofilm stress relaxation and the elements have been hypothesized to be related with three major components of a biofilm: water, extracellular polymeric substances (EPS) and bacteria. However, the Maxwell’s model only roughly describes the relative importance of each major component during biofilm stress relaxation, but the detailed process of the rearrangement of the biofilm major components remains unclear. In this project we will observe the structural rearrangement of the whole biofilm and visualize the water flow and bacteria movement during biofilm stress relaxation by optical coherence tomography (OCT).