Biyofilm Yaplarndan Nasl Yaralanabiliriz Nasl Faydalanabiliriz Yzeye yapk
Biyofilm Yapılarından Nasıl Yaralanabiliriz?
Nasıl Faydalanabiliriz? • Yüzeye yapışık biyofilm büyümesi doğadaki bakterilerin ve diğer mikroorganizmaların ortak bir özelliğidir. • Biyofilmler içinde, organizmalar yüksek yoğunlukta bulunurlar ve polisakkaritler ve diğer molekülleri içeren bir organik matris içinde paketlenirler. • Biyofilmler içindeki organizmaların yakınlığı, tek organizmalar yerine konsorsiyumların katıldığı birçok metabolik süreç de dahil olmak üzere, mikrobiyal etkileşimleri ve sinyallemeyi kolaylaştırır. • Biyofilm büyümesi aynı zamanda mikroorganizmaların kimyasal ve biyolojik streslere dayanmasını sağlar. Burada, atık su arıtımı, mikrobiyal yakıt hücreleri, taş işlerinin biyolojik onarımı (biyokementasyon) ve Candida albicans enfeksiyonlarına karşı biyofilm koruması örneklerini kullanarak biyofilmlerin temsili faydalı yönlerini belgeleyen bazı güncel literatürü gözden geçireceğiz. Son olarak, istenen mikrobiyal ardışıklık ve faydalı biyofilm oluşumunun, kültür koşullarının ve bakteriyel sinyalizasyonun manipülasyonu yoluyla teşvik edilebileceği bir kimyasal ekoloji stratejisini ele alacağız
Nasıl Faydalanabiliriz? • Biyofilm büyümesi aynı zamanda mikroorganizmaların kimyasal ve biyolojik streslere dayanmasını sağlar. • Bu ders kapsamında, atık su arıtımı, mikrobiyal yakıt hücreleri, taş işlerinin biyolojik onarımı (biyokementasyon) ve Candida albicans enfeksiyonlarına karşı biyofilm koruması örnekleri üzerinden biyofilmlerin faydalı yönlerini tartışacağız.
Yararlı Biyofilm Yapısı • Yararlı biyofilmler, atık su arıtımında sıkça kullanılır. • Atıksu içindeki süspanse edilen katı madde, ayrışma öncesinde bakteriyel biyofilmler tarafından hızla kolonize edilir. • Biyofilm aracılıklı atık ayrışımı, insan atıklarıyla sınırlı değildir. Aynı zamanda tarımsal hayvan tesisleri ve gıda işleme fabrikalarında atık su arıtımında da kullanılmaktadır.
Atık Suların Temizlenmesinde Biyofilm Yapılarından Faydalanma • Burada, atık su bir biyofilm topluluğunun geliştiği bir çakıl yatağına püskürtülür ve biyofilm içerisindeki mikrobik konsorsiyum, atıksuyun içindeki organik maddeyi parçalamaktadır. • Biyofilm topluluklarına bağlı olarak, bu gibi biyofilm biyoreaktörleri ile organik karbon ve/veya azotun uzaklaştırılması sağlanabilir.
Atık Suların Temizlenmesinde Biyofilm Yapılarından Faydalanma • Su ürünleri yetiştiriciliğinde (örneğin kültür balığı) ve büyük ölçekli akvaryumlarda artan NH 4 + seviyeleri nitrojenli hayvan atıklarından kaynaklanmaktadır. • Çözünmüş amonyak, birçok su yaşamı formları için oldukça toksik olabilir ve bu nedenle NH 4 + 'yi daha az toksik NO 3'e dönüştürmek için nitrifiye bakterilerin biyofilmlerini (amonyak oksitleyici ve nitrit oksitleyici bakteriler) içeren biyolojik filtreler geliştirilmiştir.
Atık Suların Temizlenmesinde Biyofilm Yapılarından Faydalanma • Bazı yeni biyo-reaktörlerde, aerobik nitrifikasyon ve anaerobik denitrifikasyon işlemleri (NO 3 -N 2'ye indirgeme) kombine edilir, böylece fazladan azotun sistemden uzaklaştırılması sağlanır. • Atık su filtreleri ile ilgili teknolojideki son gelişmelere, biyofilmleri desteklemek için kullanılan materyallerdeki inceltmeler, aşılama parametreleri ve potansiyel bakteri avcılarının kontrolü dahil edilmiştir.
Atık Suların Temizlenmesinde Biyofilm Yapılarından Faydalanma • Birçok biyolojik reaksiyon, mutlaka elektron akışı ile sonuçlanan oksidasyon ve indirgeme reaksiyonlarını içerir. • Sonuç olarak, mikrobiyal yakıt hücrelerinde biyofilm elektron akışının istifade edilmesi konusunda büyük ilgi var. Bir mikrobiyal yakıt hücresinin tasarımında
Biyofilmler: Koruyucu Komüniteler • Mikrobiyal rekabet, biyofilmler de dahil bakteri popülasyonlarında doğal bir özelliktir. • Yüksek organizmaların koruyucu filmler vasıtasıyla biyofilm oluşumunu teşvik ettiği çeşitli durumlar vardır. • Bu özelliğin bir örneği yeşil macroalga, Ulva lactuca'dır. Bu organizma, Gram negatif bir deniz bakterisi olan Pseudoalteromonas tunicate tarafından kolonileşmeyi teşvik eder. • Bu endofitik bakteri, diğer istenmeyen bakteriler tarafından kolonizasyonu inhibe eden zehirli boya bileşiklerini üretir.
• Biyofilm yapısının koruyucu olduğu bir başka örnek buğdayda karşımıza çıkmaktadır. • Pseudomonas chlororaphis (aureofaciens)buğday üzerinde çoğalarak ve biyofilm yapısı oluşturarak, buğdayı mantar enfeksiyonlarından korur.
İnsan Vücudunda Faydalı Biyofilm Var mıdır? • İnsan vücudunda bulunan mikroorganizmalar bizim mikrobiyotamızı oluşturur ve sayıları insan vücudundaki hücre sayısından on kat fazladır. • Mikrobiyomda bulunan bakteriler genellikle dokuların üzerinde ya da mukozanın içinde biyofilm yapısında bulunurlar. • Mikrobiyom aracılığı ile insanlar çeşitli enfeksiyonlara karşı korunurlar. Buna verilebilecek en iyi örnek, mikrobiyom aracılığı ile Clostridium difficile den korunmadır.
İnsan Vücudunda Faydalı Biyofilm Var mıdır? • C. difficile aslında normal floranın bir parçasıdır ancak çok az sayıda bulunur. Klindamisi, n gibi geniş etki spektrumuna sahip bir antibiyotiğin kullanılması sonucunda, normal floradaki mikroorganizmaların sayısının azalması ile C. difficile sayısı artmaya başlar. • C. difficile'ye karşı normal flora korumasının mekanizmaları ile ilgili birçok teori öne sürülmüştür fakat bağırsak florasının karmaşıklığına bağlı olarak korunmanın mekanizmasının tam olarak ne olduğu halen bilinmemektedir.
İnsan Vücudunda Faydalı Biyofilm Var mıdır? • Koruyucu biyofilmlere bir diğer örnek, ağız boşluğunun ve dişi üreme sistemin normal florasının patojen bir mantar olan Candida albicans’a karşı sağladığı korumadır. • C. difficile'de olduğu gibi normal floranın azalması, C. albicans'ın fazla büyümesine ve oral veya vajinal kandidiazise neden olabilir.
Sonuç • Biyofilm büyüme modu, 1980'lerin ortalarından günümüze kadar artış gösteren • • • antimikrobiyal direnç ile ilişkilendirilmiştir Biyofilm yapısının olumsuz yönleri birçok tıbbi ve endüstriyel bağlamda tanımlanmıştır. Bununla birlikte, biyofilmlerin birçok olumlu yanı da vardır. Özellikle atık su arıtımında karbon ve azot giderimi sırasında biyofilm yapılarından faydalanılmaktadır. Biyofilmlerin diğer yararlı uygulamaları arasında, mikrobiyal yakıt hücrelerindeki kullanımı ve yüksek organizmaların istenmeyen mikroorganizmalara karşı korunması bulunmaktadır. Gelecekteki araştırmalardaki zorluklardan biri, bu teknolojiyi rafine etmek ve arzu edilen biyofilmlerin büyümesini ve kalıcılığını teşvik etmek için protokoller geliştirmek olacaktır.
- Slides: 14