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MAThematical modelling of Biofilm FOrmation on Biomaterials

Descrizione del progetto

Un nuovo modello matematico per aiutare a studiare la formazione di biofilm sui biomateriali

La maggior parte dei batteri forma naturalmente biofilm sulle superfici. Queste aggregazioni comunitarie collaborative auto-organizzate, nelle quali i batteri sono incorporati in una matrice polimerica autoprodotta, migliorano la sopravvivenza dei batteri. La crescita di biofilm su dispositivi medici impiantati quali i comuni cateteri intravascolari, i cateteri urinari e gli impianti ortopedici è una notevole sorgente di infezioni associate all’assistenza sanitaria. Inoltre, le infezioni non possono essere trattate con i soli antibiotici. Il progetto MATBFOB, finanziato dall’UE, sta sviluppando un modello della crescita del biofilm batterico. In base a uno studio sperimentale per determinare i relativi parametri di modello, MATBFOB svilupperà il modello matematico, tenendo conto delle interazioni tra i batteri e il biomateriale, nonché della percentuale di assorbimento del nutriente. Questo lavoro aiuterà nella progettazione del substrato degli impianti chirurgici.

Obiettivo

Biofilms play a pivotal role in healthcare-associated infections, especially those related to indwelling medical devices, such as intra-vascular and urinary catheters, cardiac pacemakers and orthopaedic implants. Many mathematical models have been developed to simulate and elucidate the main processes characterizing biofilm growth. Biofilm models have been widely acknowledged as a tool for fundamental understanding of wastewater treatment processes, the morphology of biofilm structures and for deciphering the manner in which they originate through the interaction of a couple of factors like: mass transfer, nutrient availability, detachment forces etc. However there has been very little or no endeavour to develop a suitable model for understanding the exact stages of microbial adhesion on biomaterials and the process of gradual establishment of microbial colonies on medical devices, considering the effect of substrate-microbe interactions . The proposed project consists of a brief and precise experimental part for investigating the initiation and progression of biofilm formation of Pseudomonas aeruginosa, a nosocomial pathogen, on implant surfaces through real-time monitoring.
The experimental observations will be used to mathematically model the process of growth of biofilm on a biomaterial surface, considering the effect of interactions of microbes with a specific substrate and the rate of nutrient uptake.The project will employ currently used mathematical tools to model the spatio-temporal dynamics of biofilm formation of Pseudomonas aeruginosa on different biomaterial surfaces.The model will help in visualising the manner and the rate at which bacterial infections can spread on a particular surface and correlate it with the surface properties. This will be the initiation of - model guided substrate design of implants- a brand new concept for implant manufacturers, orthopaedic surgeons, biomaterial scientists, microbiologists and biofilm modellers.

Coordinatore

THE UNIVERSITY OF EXETER
Contribution nette de l'UE
€ 337 400,64
Indirizzo
THE QUEEN'S DRIVE NORTHCOTE HOUSE
EX4 4QJ Exeter
Regno Unito

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Regione
South West (England) Devon Devon CC
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
€ 337 400,64