Регистрация / Вход
Прислать материал

Влияние поверхностно-активных веществ на образование биопленок метилотрофной бактерией Methylophilus quaylei на полипропилене, тефлоне и стекле

Сведения об участнике
ФИО
Амзаева Дарико Николаевна
Вуз
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования«Московский технологический университет»
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Науки о жизни и медицина
Раздел области наук
Медицинские биотехнологии
Тема
Влияние поверхностно-активных веществ на образование биопленок метилотрофной бактерией Methylophilus quaylei на полипропилене, тефлоне и стекле
Резюме
Работа посвящена изучению образования биопленок бактерией Methylophilus quaylei на гидрофобных и гидрофильных поверхностях в присутствии поверхностно-активных веществ (ПАВ). Поверхностно-активные вещества за счет своей амфифильности могут изменять поверхность материала и клеток, и тем самым влиять на начальный механизм образования биопленки. Обнаружено ингибирование образования биопленки следующими веществами: на полипропилене - олеатом натрия, на тефлоне - мирамистином и стеариламином, на стекле - стеариламином и цетилтриметиламмония бромидом.
Ключевые слова
биопленки, поверхностно-активные вещества, Methylophilus quaylei, метилотрофные бактерии, гидрофильные и гидрофобные поверхности, полипропилен, тефлон, стекло.
Цели и задачи
Целью работы явилось исследование влияния поверхностно-активных веществ на образование биопленки бактерией Methylophilus quaylei на полипропилене, тефлоне и стекле. Для выполнения поставленной цели выполнялись следующие задачи:
• Разработка методики определения интенсивности образования биопленки бактерией M. quaylei;
• Изучение интенсивности образования биопленки бактерией M. quaylei на полипропилене, тефлоне и стекле;
• Изучение влияния различных поверхностно-активных веществ на образование биопленки бактерией M. quaylei на полипропилене, тефлоне и стекле;
• Изучение состава внеклеточного полимерного матрикса биопленок.
Введение

Способность образовывать биопленки - организованные микробные сообщества - является свойством возбудителей инфекционных заболеваний, поэтому образование биопленок и поиск ингибиторов этого процесса является важнейшей проблемой медицины [1,2]. На образование биопленки влияют свойства материала и клеточной стенки бактерий, а также секреция полимерного матрикса [3]. В качестве объектов исследования нами были выбраны бактерии Methylophilus quaylei – представители биоценоза кожи человека и образцы материалов: гидрофобные тефлон и полипропилен и гидрофильное стекло. Выбранные материалы используются для изготовления медицинских устройств.

Методы и материалы

В работе использовали облигатные метилотрофные бактерии Methylophilus quaylei, штамм МТ (ВКМ В-2338Т) [4] и стрептомицинустойчивый мутант SMR [5]. Бактерии M. quaylei являются грамотрицательными аэробными облигатными метилотрофами, способными расти на простых питательных средах с метанолом. Для получения инокулята культивирование проводили при температуре 28-30°С на шейкере в колбах в режиме 100 об/мин. Биопленки выращивали на поверхности образцов материалов размером 10х10 мм, которые подвергали тщательной очистке и стерилизации. В типичном опыте бактерии культивировали 72 ч в жидкой синтетической питательной среде в чашках Петри без перемешивания в присутствии образцов выбранных материалов при оптимальной для роста температуре 30°С. Через 3 сут биопленку механически разрушали на приборе Vortex, полученную клеточную суспензию разбавляли и высеивали на агаризованную питательную среду, термостатировали при 300С 48 ч. Далее проводили подсчет колониеобразующих единиц (КОЕ). С целью определения природы матрикса биопленки использовали фенол-сернокислотный метод [6] для количественного определения экзополисахаридов и метод Лоури для определения белка. Гидрофобность определяли по сродству к углеводороду [7, 8]. 

Описание и обсуждение результатов

Пусковым механизмом образования биопленки является стадия адгезии клеток к поверхности материала. Адгезия микроорганизмов зависит не только от свойств поверхности материала, но и свойств самой микробной клетки [9]. Выбранные нами штаммы имеют ряд отличительных свойств: устойчивость к стрептомицину, гидрофобность клеточной поверхности, содержание липидов, различная продукция экзополисахарида. Штамм M. quaylei МТ выделяет экзополисахарид в концентрации 1,05 мг/мл, тогда как M. quaylei SМR - 0,2мг/мл. Гидрофобность клеточной поверхности у M. quaylei МТ составляет 39%, а у M. quaylei SМR – 5,5%. Methylophilus quaylei МТ и SМR способны к образованию биопленок с различной степенью интенсивности: для M. quaylei МТ уменьшается в ряду полипропилен>тефлон>стекло, тогда как для M. quaylei SМR - тефлон>полипропилен>стекло. На стекле у обоих штаммов образование биопленки было понижено, возможно, из-за гидрофильности и низкой шероховатости поверхности стекла. Если сравнить гидрофобность материала и гидрофобность поверхности клетки с интенсивностью образования биопленки, то наибольшее сродство можно наблюдать у M. quaylei МТ к полипропилену, а у M. quaylei SМR к тефлону. В составе матрикса биопленок M. quaylei были обнаружены полисахарид и белки.

В качестве ингибиторов биопленкообразования мы выбрали поверхностно-активные вещества, которые за счет своей амфифильности могут связываться и изменять свойства и гидрофобных, и гидрофильных поверхностей [10]. Были использованы катионные и анионные ПАВ. Многие использованные нами ПАВ обладают бактерицидным действием, но мы выбирали их концентрации таким образом, чтобы они не ингибировали рост планктонной культуры. Было показано, что цетилтриметиламмоний бромид уменьшает образование биопленки M. quaylei МТ на полипропилене и стекле, а у M. quaylei SМR биопленка образуется лучше на полипропилене и тефлоне, чем на стекле. Интересное действие у додецилсульфата натрия – сильное ингибирование биопленки для штамма МТ на полипропилене, тогда как на тефлоне образование биопленки составляет 50% от контроля. А для всех других материалов и обоих штаммов биопленкообразование лучше, можно предположить, что он гидрофобизирует поверхность стекла. Аналогично действует мирамистин. В присутствии цетилпиридиния хлорида у M. quaylei SМR наблюдается довольно заметное образование биопленки. Для обоих штаммов и всех материалов биопленкообразование в присутствии стеариламина незначительное.

В результате наибольшее ингибирование биопленкообразования для двух штаммов наблюдали в присутствии: на полипропилене - олеата натрия, на тефлоне - мирамистина и стеариламина, на стекле - стеариламина и цетилтриметиламмония бромида.

Используемые источники
1. Veerachamy S., Yarlagadda T., et al. Proc Inst Mech Eng H. 2014. V.228. №10. Р. 1083-1099.
2. Stewart P. S., Costerton J. W., Lancet. 2001. V 358. P. 135–138.
3. Donlan, Rodney M. Clinical Infectious Diseases. 2001. V.33. N.8. P.1387–1392.
4. Doronina N., Ivanova E., Trotsenko Y., Pshenichnikova A., Kalinina E., Shvets V., System. Appl. Microbiol. 2005. V. 28. №4. P. 303-309.
5. Пшеничникова А.Б., Гаврилова Е.С., Швец В.И., Вестник МИТХТ. 2011. Т.VI. №2. С.43-50.
6. Dubois M., Gilles K.A., et al. Anal. Chem. 1956. V.28. №3. P. 350-356.
7. Rosenberg M, Gutniek D, Rosenberg E. FEMS micro Lett. 1980; 9: 29-33.
8. Rosenberg M., Judes H, Weiss E. Infec Immun. 1983; 42:831-834.
9. Cerca N., Pier G. B., et al. 2005. Res. Microbiology. V. 156. N. 4. P. 506-514.
10. Миронюк А. В., Придатко А. В. и др. 2014. Восточно-Европейский журнал передовых технологий. Т.1. №6(67). С.1729-3774.
Information about the project
Surname Name
Amzaeva Dariko Nikolaevna
Project title
The effect of surfactants on the formation of biofilms of methylotrophic bacterium Methylophilus quaylei on polypropylene, teflon and glass.
Summary of the project
The work is devoted to studying the formation of biofilms of the bacterium Methylophilus quaylei on hydrophilic and hydrophobic surfaces in the presence of surfactants. Due to their amphiphilicity surfactants are able to modify the surface of the material and the cells and thus influence the initial mechanism of biofilm formation. It was found out that the formation of biofilms is inhibited by the following: sodium oleate on polypropylene, miramistin and stearylamine on teflon, stearylamine and cetyltrimethylammonium bromide on glass.
Keywords
biofilms, surfactant, methylotrophic bacteria, hydrophilic and hydrophobic surfaces, polypropylene, teflon, glass.