Sieć szkoleniowa powstrzyma rozwój biofilmu
Jedną z cech charakterystycznych bakterii jest to, że tworzą gromady i społeczności na wszelkiego rodzaju powierzchniach, w tym metalach, tworzywach sztucznych i materiałach naturalnych. Określamy je mianem biofilmów. Można zaryzykować stwierdzenie, że stykamy się z nimi na każdym kroku. „Cykl życia biofilmu składa się zasadniczo z czterech głównych etapów”, wyjaśnia Carmen Blanco, koordynatorka projektu BREAK BIOFILMS z ramienia Uniwersyetu w Oviedo w Hiszpanii. „Kolejno to przywieranie komórek bakterii do powierzchni, powstawanie kolonii, dojrzewanie biofilmów, a następnie ich rozproszenie, w wyniku czego bakterie mogą zajmować inne powierzchnie”.. Choć istnieją także pożyteczne biofilmy wykorzystywane między innymi w oczyszczalniach ścieków lub projektach bioremediacji, wiele kolonii bakterii stanowi zagrożenie dla zdrowia ludzi. Według dostępnych danych biofilmy odpowiadają za blisko 80 % wszystkich zakażeń bakteryjnych u ludzi, są też źródłem poważnych problemów w sektorze rolno-spożywczym. „Biofilmy bakteryjne są główną przyczyną biodeterioracji powierzchni zarówno w warunkach klinicznych, jak i przemysłowych”, dodaje Blanco. „W związku z tym mają olbrzymi negatywny wpływ na nasze zdrowie oraz na gospodarkę”.
Przeciwdziałanie szkodliwym skutkom biofilmów
Projekt BREAK BIOFILMS, który został sfinansowany dzięki wsparciu działania „Maria Skłodowska-Curie”, skupiał się na szkodliwym wpływie biofilmów na nasze codzienne życie. W tym celu zespół odpowiedzialny za jego realizację zgromadził badaczy zajmujących się różnymi dziedzinami nauki, w tym chemią, nanomateriałami, mikrobiologią, biotechnologią oraz inżynierią chemiczną. Utworzona w ten sposób sieć szkoleniowa o nazwie „The Breakers” obejmowała sześć uczelni wyższych, dziewięć przedsiębiorstw i spółek, ośrodek badawczy oraz ośrodek biznesu i innowacji. Zastosowana koncepcja zakładała szkolenie nowego pokolenia naukowców w multidyscyplinarnych środowiskach, opracowywanie kompleksowych strategii wykrywania i niszczenia biofilmów oraz wykorzystanie kluczowych innowacji opracowywanych przez laboratoria partnerskie.
Kluczowe strategie zwalczania biofilmów
Podstawą działania nowej sieci były cztery kluczowe strategie – zrozumienie procesu powstawania biofilmów, a także ich wykrywanie, niszczenie oraz zapobieganie powstawaniu. „Powstawanie biofilmu jest bardzo złożonym, wieloetapowym procesem, który obejmuje wiele działań biologicznych i fizykochemicznych”, wyjaśnia Blanco. „Dzięki zastosowaniu najnowocześniejszych technologii zbadaliśmy te procesy z rozdzielczością sięgającą pojedynczych komórek, aby zrozumieć początkowe etapy procesu tworzenia biofilmu”. Na polu wykrywania biofilmów, prace w ramach projektu dotyczyły pomocy naukowcom w odkrywaniu szybszych i bardziej czułych technik. „Musimy wiedzieć, gdzie ukrywa się wróg”, zauważa Blanco. „Obecne metody wykrywania biofilmów bywają powolne, a czas otrzymania wyników może wynosić nawet kilka dni”. Po wykryciu biofilmu konieczne jest jego skuteczne zniszczenie. Zadania sieci obejmowały nie tylko poszukiwanie nowych strategii niszczenia biofilmów, ale także opracowywanie ekologicznych i zrównoważonych środków dezynfekujących. Ostatni obszar dotyczył zapobiegania powstawaniu biofilmów, w ramach którego badacze przyjrzeli się możliwościom nanoantybiotyków, które stanowią nowy sposób na zapobieganie adhezji bakterii do powierzchni. Takie rozwiązania pozwolą między innymi na opracowanie nowatorskich materiałów opakowaniowych do żywności, które będą w stanie uwalniać w kontrolowany sposób bakteriobójcze jony metali.
Interdyscyplinarne doświadczenie w służbie społeczeństwu
Całe doświadczenie zdobyte w ramach działań sieci pozwoli naukowcom lepiej radzić sobie z wyzwaniami społecznymi związanymi z biofilmami bakteryjnymi. Zespołowi projektu udało się z powodzeniem zgromadzić mikrobiologów, chemików analitycznych, materiałoznawców i inżynierów oraz zaprosić ich do współpracy nad jednym projektem. „To otwiera nowe możliwości w zakresie rozwiązywania kluczowych problemów, takich jak między innymi antybiotykoopornośc, konieczność opracowania bezpieczniejszych opakowań żywności i powierzchni bakteriobójczych, a nawet wykrywania i zwalczania biofilmów w kosmosie”, dodaje Blanco. Kluczowe znaczenie będzie miało przekształcanie nowych pomysłów w praktyczne rozwiązania. „To właśnie z tego powodu jedną z podstaw programu szkoleniowego była kwestia przedsiębiorczości”, wyjaśnia Blanco. „Przedsiębiorczy naukowcy mogą bowiem opracowywać rozwiązania, które zmienią naszą przyszłość”.
Słowa kluczowe
BREAK BIOFILMS, biofilm, bakterie, sektor rolno-żywnościowy, zakażenia, mikrobiologia, nanomateriały