biofilm to populacja bakterii, glonów, drożdży lub grzybów, która rośnie przyczepiona do powierzchni. Powierzchnia może być żywa lub nieożywiona. Przykłady żywych powierzchni, gdzie biofilmy mogą rosnąć obejmują zęby, dziąsła i komórki, które linii przewodu jelitowego i pochwy. Przykładami powierzchni nieożywionych są
skały w ciekach wodnych oraz wszczepiane urządzenia medyczne, takie jak cewniki.
podstawowa wiedza o obecności biofilmów jest znana od wieków., Na przykład bakteria Acetobacter aceti dołączona do wiórów drzewnych była używana do produkcji octu od XIX wieku. Pomimo tej historii, biofilmy były postrzegane jako ciekawostka aż do 1980 roku. rzeczywiście, wiele z tego, co wiadomo o mikroorganizmach i o konkretnych obszarach, takich jak bakteryjna odporność na antybiotyki, wynikało z użycia bakterii rosnących jako pływające (planktoniczne) populacje w płynnych źródłach wzrostu.,
począwszy od 1980 roku, zgromadzone dowody, które doprowadziły do uznania, że pływająca forma wzrostu bakterii jest sztuczna, i że forma wzrostu biofilmu jest naturalnym i preferowanym sposobem wzrostu dla drobnoustrojów. Obecnie przyjmuje się, że praktycznie każda powierzchnia, która wchodzi w kontakt z mikroorganizmami, jest w stanie utrzymać tworzenie biofilmu.
wiele z tego, co wiadomo o biofilmach, pochodzi z badań nad bakteriami. Zazwyczaj biofilm badany w laboratorium składa się z jednego typu bakterii., Obserwacja tylko jednej rosnącej bakterii ułatwia badanie powstawania i zachowania biofilmu. W środowisku naturalnym biofilm często składa się z różnych bakterii. Dobrym przykładem jest płytka nazębna. Setki gatunków bakterii mogą być obecne w biofilmie, który tworzy się na powierzchni zębów i dziąseł.
tworzenie się biofilmu rozpoczyna się, gdy pływające bakterie napotykają powierzchnię. Przywiązanie może wystąpić niespecyficznie lub konkretnie., Specyficzne przywiązanie polega na rozpoznaniu cząsteczki powierzchniowej przez inną cząsteczkę na powierzchni mikroorganizmu. Przyczepianie się bakterii może być wspomagane przez wyrostki takie jak wić, rzęski lub trzymanie Caulobacter crescentus.
Po mocowaniu następuje bardziej długotrwałe skojarzenie z powierzchnią. W przypadku bakterii związek ten wiąże się ze zmianami strukturalnymi i genetycznymi. Geny ulegają ekspresji po zaszyciu powierzchniowym., Szczególnie charakterystycznym wynikiem tej preferencyjnej aktywności genetycznej jest produkcja dużej ilości słodkiego materiału znanego jako glikokalyks lub egzopolisacharyd. Warstwa cukru zakopuje populację bakterii, tworząc biofilm.
wraz z upływem czasu biofilm może stać się grubszy. Starszy, bardziej dojrzały biofilm różni się od młodszego biofilmu., Badania z wykorzystaniem instrumentów, które mogą wnikać w biofilm bez fizycznego zakłócania jego struktury wykazały, że bakterie głębiej w biofilmie przestają wytwarzać expopolisacharyd i spowalniają tempo wzrostu, aby stać się prawie uśpione. W przeciwieństwie do tego, bakterie na krawędzi biofilmu rosną szybciej i produkują duże ilości egzopolisacharydu. Działania te odbywają się w tym samym czasie i rzeczywiście są skoordynowane. Bakterie mogą chemicznie komunikować się ze sobą., Zjawisko to, zwane quorum sensing, pozwala na wzrost biofilmu i zachęca bakterie do opuszczenia biofilmu i tworzenia nowych biofilmów gdzie indziej.
kolejna różnica w biofilmach, które rozwijają się w czasie, dotyczy ich trójwymiarowej struktury. Młody biofilm ma dość jednolitą strukturę, z bakteriami rozmieszczonymi równomiernie w biofilmie., W przeciwieństwie do tego, dobrze ugruntowany biofilm składa się z bakterii skupionych razem w mikrokoloniach, z otaczającymi regionami egzopolisacharydu i otwartymi kanałami wody, które pozwalają żywności łatwo dotrzeć do bakterii i odpadu łatwo przejść z biofilmu.
biofilmy bakteryjne są ważne w tworzeniu i leczeniu zakażeń. W biofilmie bakterie są bardzo odporne na chemikalia, takie jak antybiotyki, które w przeciwnym razie zabiłyby bakterie., Odporne na antybiotyki biofilmy występują na obojętnych powierzchniach, takich jak sztuczne zastawki serca i cewniki moczowe, oraz na żywych powierzchniach, takich jak kamienie żółciowe i w płucach osób cierpiących na mukowiscydozę. W mukowiscydozie biofilm utworzony przez bakterie, głównie Pseudomonas aeruginosa, chroni bakterie przed układem odpornościowym gospodarza. Odpowiedź immunologiczna może utrzymywać się przez lata, co podrażnia i uszkadza tkankę płucną.