Cos'è biofilm?

Biofilm: Comunità Microbiche Organizzate

Un biofilm è una comunità complessa e strutturata di microrganismi (batteri, funghi, alghe, protozoi e virus) adesi ad una superficie e racchiusi in una matrice polimerica autoprodotta. Questa matrice è composta principalmente da sostanze polimeriche extracellulari (EPS), che includono polisaccaridi, proteine, DNA extracellulare (eDNA) e lipidi.

I biofilm si formano in ambienti acquatici e terrestri, sia su superfici biotiche (tessuti viventi) che abiotiche (materiali inerti). Sono ubiquitari e possono causare sia benefici che problemi significativi.

Formazione del Biofilm:

Il processo di formazione del biofilm è generalmente suddiviso in diverse fasi:

Attaccamento iniziale: Microrganismi planctonici (liberi) si attaccano reversibilmente ad una superficie.
Attaccamento irreversibile: I microrganismi si ancorano più saldamente alla superficie, spesso attraverso adesine specifiche.
Proliferazione e produzione di EPS: I microrganismi iniziano a proliferare e a secernere EPS, creando una matrice che li circonda.
Maturazione del biofilm: La struttura del biofilm diventa più complessa e tridimensionale, con la formazione di canali che permettono il trasporto di nutrienti e l'eliminazione dei prodotti di scarto.
Dispersione: Singoli microrganismi o aggregati di cellule si staccano dal biofilm maturo per colonizzare nuove superfici.

Caratteristiche dei Biofilm:

Resistenza agli antibiotici: I batteri all'interno dei biofilm sono significativamente più resistenti agli antibiotici e agli agenti disinfettanti rispetto alle cellule planctoniche. Questo è dovuto a diversi fattori, tra cui la ridotta penetrazione degli antibiotici nella matrice, la presenza di cellule dormienti (persister cells) e l'aumento dell'espressione di geni di resistenza. Scopri di più sulla resistenza%20agli%20antibiotici.
Comunicazione intercellulare (Quorum Sensing): I batteri all'interno dei biofilm comunicano tra loro attraverso molecole segnale, un processo chiamato quorum sensing. Questo permette loro di coordinare il loro comportamento e regolare l'espressione genica in base alla densità cellulare. Approfondisci il quorum%20sensing.
Eterogeneità: I biofilm sono eterogenei in termini di specie microbiche presenti, attività metabolica e suscettibilità agli antimicrobici.

Implicazioni dei Biofilm:

Infezioni: I biofilm sono implicati in molte infezioni croniche, come le infezioni da catetere, le infezioni delle vie urinarie, le infezioni polmonari in pazienti con fibrosi cistica e le infezioni del sito chirurgico. Esplora le infezioni%20croniche.
Industria: I biofilm possono causare problemi di fouling e corrosione nelle tubazioni industriali, negli scambiatori di calore e in altre attrezzature.
Ambiente: I biofilm svolgono un ruolo importante nel ciclo dei nutrienti e nella degradazione dei contaminanti ambientali.

Strategie di Controllo dei Biofilm:

Prevenzione: Prevenire l'adesione iniziale dei microrganismi alle superfici è una strategia chiave per il controllo dei biofilm. Questo può essere ottenuto attraverso l'uso di materiali biocompatibili e rivestimenti antimicrobici.
Rimozione meccanica: La rimozione fisica dei biofilm, come la spazzolatura o l'irrigazione, può essere efficace, ma spesso è solo temporanea.
Agenti antimicrobici: L'uso di antibiotici e disinfettanti può essere efficace per uccidere le cellule all'interno del biofilm, ma spesso richiede concentrazioni più elevate rispetto a quelle necessarie per uccidere le cellule planctoniche.
Terapie alternative: Sono in fase di studio terapie alternative per il controllo dei biofilm, come l'uso di enzimi che degradano la matrice EPS, agenti che interferiscono con il quorum sensing e terapie fotodinamiche. Approfondisci le terapie%20alternative.