مرجع تخصصی آب و فاضلاب

• اصولا”باکتریها وقتی تشکیل بیوفیلم می دهند مقاومت آنها نسبت به شرایط نامساعد محیطی و بیوسایدها زیاد می شوند و از طرف دیگردر بیوفیلم مواد را نگه داری و تغلیظ می نمایند واز مواد متابولیکی یکدیگر مصرف مِی کنند.در یک بیوفیلم ممکن است جذب مواد آلی و تغذیه کمتر از زمانی باشد که باکتریها آزاد هستند ولی پایداری ژنتیکی در آنها بیشتر است و پلاسمیدها در بیوفیلم پایدارترمی باشند.(میکروبیولوژی و کنترل آلودگی آب، هوا و پساب) تشکیل بیوفیلم باکتریها را نسبت به مواد ضد باکتری مقاومتر می سازد. نتایج به دست آمده نشان داده است که شرایط استرس سبب افزایش چسبیدن باکتریایی می شود در حالیکه ، توانایی چسبیدن به سویه باکتریایی ارتباط دارد ولی متناسب با غلظت ماده غذایی نیست.در طبیعت میکروارگانیسم ها ، اغلب در ارتباط نزدیک با سطوح جامد رشد می کنند،که این سطوح ممکن است بافتهای نرم زنده ، یا سطوح غیر زنده، مواد غوطه ور و یا ذرات خاک باشد ارتباط و پیوستگی با سطوح جامد منجر به تشکیل بیوفیلم میکروبی می شود که به صورت مجموعه ای از میکروارگانیسم ها در درون اگزوپلیمر گسترده گلیکوکالیکس دیده می شود.بیوفیلم ها یی که توسط یک نوع باکتری به وجود می آید monoculture و بیوفیلم های تشکیل شده بر روی سطوح مخاطی مـثل روده اغلب حاوی مخلوطی از گونه های مختلف باکتری می باشند و عموما" باکتریهای محیطی، با اتصال به قارچها و جلبک ها و پروتوزوئرها تشکیل یک توده نا متجانس واقعی را می دهند. سلولها در بخش های مختلف بیوفیلم ، احتمالا" از نظر دسترسی به مواد غذایی و شرایط فیزیکوشیمیایی در وضعیت های متفاوتی قرار می گیرند. بنابراین بیوفیلم ها نه تنها غالبا" مخلوط و حاوی گونه های مختلف هستند بلکه از فنوتیپ های متفاوت از یک گونه تشکیل شده اند. میزان رشد ، احتمالا" در اعماق بیوفیلم کند است وبا شیب غلظت غذایی افزایش می یابد. تشکیل بیوفیلم تصور می شود که منافع زیادی برای ارگانیسم های متشکله دارد از جمله حفاظت آنها در برابر سیستم ایمنی میزبان در invivo ، مقاومت در برابر آنتی بیوتیک ها همچنین حفظ و نگهداری محیط فیزیکوشیمیایی مناسب برای رشد و بقا، بنابراین آنها قادرند در شرایط نامسائد محیطی مقاومت کرده و به حیات خود ادامه دهند . به علاوه الیاف پلی ساکاریدی در ماتریکس پلیمری که عموما" بار منفی دارند، مولکولهای معدنی و آلی و ذرات غوطه ور در سوسپانسیون مجاور بیوفیلم را به دام می اندازند و از آنجائیکه میکروفلور درون بیوفیلم بسیار متغیر است. موادی که به دام می افتند می توانند بوسیله میکروبها متابولیزه شوند و به این ترتیب به تصفیه محیط های آبی کمک می کنند، از این ویژگیها دربیورآکتورها برای تصفیه فاضلاب و انواع وسیعی از آلودگیهای مزاحم و ضایعات سمی استفاده می شوند ولی از طرف دیگر بیوفیلم ها در پزشکی، صنایع غذایی سیستم های تصفیه آب و صنعت نفت می توانند مشکل آفرین باشند.بیوفیلم هایی که بر روی بدنه کشتی ها ایجاد می شوند، از دیاتومه ها، جلبکهای تک سلولی و باکتریها تشکیل شده اند، این بیوفیلم ها حرکت کشتی را کند و مصرف سوخت را افزایش می دهند تشکیل کلنی میکروبی، همچنین کارآیی پریسکوپ ها و وسایل زیردریایی را پایین می آورد، شبکه های آبرسانی هم مستعد تشکیل بیوفیلم هستند و بیوفیلم بوجود آمده حتی با مقادیر بالای کلر هم حذف نمی شوند، در سیستم های تصفیه، مشاهده شده که گاهی ضخامت بیوفیلم ها به بیش از۵۰۰ میکرو متر می رسد ودر نتیجه نفوذ پذیری غشاء ها به میزان زیادی کاهش می یابد.چسبیدن باکتریها به تکیه گاه مسئله مهمی در اکولوژی، بیوتکنولوژی، آلودگیهای زیستی (biofouling) وتیمار فاضلاب است اولین بار در سال ۱۹۱۳ ،Sohngen گزارش کرد که وجود یک فاز جامد می تواند بر روی پدیده های باکتریایی مختلف مثل تثبیت نیتروژن، اکسیداسیون الکل، نیتریفیکاسیون و دنیتریفیکاسیون اثر گذارد. با گذشت زمان، اطلاعات دقیق تری در مورد میان کنش بین باکتریها و سطوح جامد به دست آمد.دانشمندان نشان دادند که فعالیت باکتریایی در صورت وجود سطوح شیشه ای به ویژه وقتی که تراکم ماده غذایی پایین باشد، افزایش می یابد. در سال ۱۹۷۰، محققین دریافتند که این پدیده اغلب در محیط های طبیعی وجود دارد، در سال ۱۹۷۱، مارشال وقایع اولیه ای را که در هنگام اتصال باکتریهای دریایی به سطوح صورت می گیرد مورد بررسی قرار داد.
●مراحل تشکیل بیوفیلم :
به دلیل اهمیت بیوفیلم در بیوتکنولوژی، تیمار آب های زائد، عفونت های باکتریایی و آلودگیهای صنعتی، درک فاکتورهایی که بر چسبیدن و تشکیل بیوفیلم ومیکروکلنی موثر است، برای کنترل و استفاده از چنین فرایندهایی ضروری است. پدیده تشکیل کلنی بر روی سطح را می توان به صورت ۶ مرحله متوالی در نظر گرفت:
۱) وقایعی که ارگانیسم را به نزدیک سطح می آورد.
۲) اتصال برگشت پذیر به سطح
۳) اتصال برگشت نا پذیر به سطح
۴) چسبیدن(Attachment)
۵) رشد و تقسیم ارگانیسم چسبیده به سطح و تشکیل میکروکلنی و بیوفیلم
۶) فاز تفرق ، این مرحله ، در صورتیکه عمل چسبیدن، با تشکیل کلنی بر روی سطوح تازه و دست نخورده همراه شود، در نظر گرفته می شود.
●مدلهای آزمایشگاهی تولید بیوفیلم :
• مدلهای کشت بسته:
ساده ترین روش برای تشکیل بیوفیلم استفاده از محیط های جامد یا مایع می باشد. در این حالت یا جامد مستقیما" سطح لازم برای چسبیدن را ایجاد می کند یا اینکه یک پایه و زمینه ای در تماس مستقیم با محیط مایع قرار داده می شود.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب