en biofilm är en population av bakterier, alger, jäst eller svampar som växer fäst vid en yta. Ytan kan vara levande eller icke-levande. Exempel på levande ytor där biofilmer kan växa inkluderar tänder, tandkött och cellerna som lindar tarm och vaginala områden. Exempel på icke-levande ytor är
stenar i vattendrag och implanterade medicintekniska produkter såsom katetrar.
rudimentär kunskap om förekomsten av biofilmer har varit känd i århundraden., Till exempel har bakterien Acetobacter aceti fäst vid träflis använts för att tillverka ättika sedan nittonde århundradet. Trots denna historia betraktades biofilmer som mer av en nyfikenhet fram till 1980-talet. faktum är att mycket av vad som är känt om mikroorganismer och om specifika områden som bakteriell antibiotikaresistens har resulterat i användningen av bakterier som växer som flytande (planktoniska) populationer i flytande tillväxtkällor.,
Från och med 1980-talet har bevis ackumulerats som har lett till erkännandet att den flytande formen av bakteriell tillväxt är artificiell och att biofilmformen av tillväxt är det naturliga och föredragna sättet för tillväxt för mikrober. Nu är det accepterat att nästan varje yta som kommer i kontakt med mikroorganismer kan upprätthålla biofilmbildning.
mycket av det som är känt om biofilmer har kommit från studien av bakterier. Typiskt består biofilmen som studeras i laboratoriet av en bakteriell typ., Observation av endast en växande bakterier gör studier av biofilmens bildning och beteende lättare att uppnå. I en naturlig miljö består emellertid en biofilm ofta av en mängd olika bakterier. Plack är ett bra exempel. Hundratals arter av bakterier kan vara närvarande i biofilmen som bildas på tänderna och tandköttets yta.
bildandet av en biofilm börjar när flytande bakterier stöter på en yta. Bilaga kan förekomma ospecificerat eller specifikt., Specifik fastsättning innefattar erkännande av en ytmolekyl med en annan molekyl på mikroorganismernas yta. Bakteriell fastsättning kan hjälpas av bihang som flagella, cilia eller holdfast av Caulobacter crescentus.
fästet följs av en mer långvarig förening med ytan. För bakterier innebär denna förening strukturella och genetiska förändringar. Gener uttrycks efter ytbindning., Ett särskilt distinkt resultat av denna förmånliga genetiska aktivitet är produktionen av en stor mängd av ett sockermaterial som kallas glycocalyx eller exopolysackariden. Sockerskiktet begraver bakteriepopulationen och skapar biofilmen.
När tiden går kan en biofilm bli tjockare. En äldre, mer mogen, biofilm skiljer sig från en yngre biofilm., Studier med hjälp av instrument som kan sondera in i en biofilm utan att fysiskt störa dess struktur har visat att bakterierna djupare inom en biofilm slutar producera expopolysackariden och saktar deras tillväxthastighet för att bli nästan vilande. Däremot växer bakterierna vid kanten av biofilmen snabbare och producerar stora mängder exopolysackarid. Dessa aktiviteter sker samtidigt och är faktiskt samordnade. Bakterierna kan kemiskt kommunicera med varandra., Detta fenomen, som kallas kvorum sensing, tillåter en biofilm att växa och uppmuntrar bakterier att lämna en biofilm och bilda nya biofilmer någon annanstans.
en annan skillnad i biofilmer som utvecklas över tiden gäller deras tredimensionella struktur. En ung biofilm är ganska likformig i struktur, med bakterierna anordnade jämnt i hela biofilmen., Däremot består en väletablerad biofilm av bakterier klustrade ihop i mikrokolonier, med omgivande regioner av exopolysackarid och öppna vattenkanaler som gör det möjligt för mat att enkelt nå bakterierna och avfallsmaterialet för att enkelt passera ut ur biofilmen.
bakteriella biofilmer är viktiga vid etablering och behandling av infektioner. Inom biofilmen är bakterier mycket resistenta mot kemikalier som antibiotika som annars skulle döda bakterierna., Antibiotikaresistenta biofilmer förekommer på inerta ytor som konstgjorda hjärtklaffar och urinkatetrar och på levande ytor, såsom gallstenar och i lungorna hos de som lider av cystisk fibros. Vid cystisk fibros skyddar biofilmen som bildas av bakterier, huvudsakligen Pseudomonas aeruginosa, bakterierna från värdens immunförsvar. Immunsvaret kan bestå i flera år, vilket irriterar och skadar lungvävnaden.