Modeling the process of microbial biofilm formation on stainless steel with a different surface roughness

Abstract

Наведено дослідження процесу адгезії бактерій до поверхні з різною шорсткістю залежно від розмірів і форми. Встановлено, що на поверхні нержавіючої сталі з шорсткістю 2,687±0,014 мкм, процес плівкоутворення у E. coli та S. aureus проходив однаково упродовж з 3 до 24 години та не залежав від розмірів бактерій. Це дозволяє стверджувати, що паличковидні і кокові бактерії вільно прикріпляються у западинах шорсткості та розпочинається початковий процес першої стадії формування біоплівки. Під час санітарної обробки у западинах шорсткості можуть залишатися, як кокові, так паличковидні бактерії. На поверхні сталі з шорсткістю 0,95±0,092 мкм процес плівкоутворення у S. aureus проходив інтенсивніше, ніж у E. coli. Упродовж 3 год інкубації щільність сформованих біоплівок S. aureus була в 1,2 раза більша, порівняно з біоплівками E. coli. У наступні 15 годин інкубації сформовані біоплівки S. aureus були, в середньому в 1,3 раза щільніші. Це дає підставу вважати, що S. aureus завдяки кулястій формі здатний розміщуватися у западинах шорсткості 0,95±0,092 мкм і швидше адгезуватися до поверхні. Водночас E. coli, завдяки паличковидній формі, за такої шорсткості поверхні може адгезуватися у западини тільки повздовж. Доведено, що за шорсткості поверхні 0,63±0,087 мкм інтенсивність плівкоутворення S.aureus була, в середньому в 1,4 раза швидша, ніж у E. coli. Водночас, за шорсткості 0,16±0,018 мкм процес плівкоутворення проходив однаково у S. aureus і E. coli, але біоплівки були нижчої щільності, порівняно з такими, які формувалися за шорсткості 0,63±0,087 мкм. Отже, використання обладнання у молочній промисловості з шорсткістю менше 0,5 мкм дозволить зменшення прикріплення мікроорганізмів до поверхні і зниження контамінації молочних продуктів Ключові слова: мікробна адгезія, формування біоплівок, шорсткість поверхні нержавіючої сталі, процес плівкоутворення

The activity of the disinfectant “Enzidez” against bacteria in biofilms

“…Крім того, стійкість у бактерій до біоцидів може бути пов'язана із перебуванням їх у біоплівці (Hoque et al, 2015;Kukhtyn et al, 2019). Сучасний узагальнений термін "біоплівка" використовується для визначення сукупності бактерій і продуктів їх метаболізму на межі поділу фаз -твердої і рідкої, прикріплених до поверхні у водному або водонасиченому середовищі (Costerton et al, 2003).…”

“…Саме завдяки матриксу багато протимікробних засобів не проникають у біоплівку, який діє як бар'єр, що захищає бактеріальні клітини всередині (Lequette et al, 2010). Перебування бактерій у біоплівці створює серйозні проблеми з інфікуванням різних поверхонь у медицині, ветеринарії та харчовій промисловості (Hoque et al, 2015;Kukhtyn et al, 2019). Бактерії у біоплівках, набагато складніше знищити антимікробними препаратами, що потенційно може призвести до накопичення і поширення небезпечних збудників.…”

“…Це вказує на те, що додавання у склад засобу ензимів різних класів є доброю перспективою для руйнування мікробних біоплівок та деградації органічних компонентів із поверхні. Про необхідність розробки деззасобів, які впливають на бактерії у біоплівках повідомляють чисельні дослідження (Kukhtyn et al, 2019;Kovalenko et al, 2020). Це пов'язано з тим, що концентрація робочого розчину біоциду необхідна для знищення бактерій у біоплівках в декілька десятків разів вища за ту, яка діє бактерицидно на планктонні форми бактерій (Davin-Regli et al, 2012;Abdallah et al, 2014;Kukhtyn et al, 2017;Horiuk et al, 2019).…”

The efficiency of modern disinfectants and detergents for sanitization of dairy equipment

“…Аналіз останніх досліджень і публікацій. Мікробна біоплівка -це утворення, яке складається з одного або кількох видів або родів бактерій, які прикріплені до біогенної чи абіогенної поверхні та оточені власно продукуючим матриксом [8,9]. Матрикс (позаклітинна полімерна субстанція) -це синтезований мікроорганізмами, які формують біоплівку, комплекс біополімерів (полісахаридів, пептидів, нуклеїнових кислот, екзоферментів та інших речовин), який захищає бактерії від факторів навколишнього середовища [10,11].…”

“…Незважаючи на те, що на ринку є значна кількість засобів для санітарної обробки молочного обладнання, не всі вони достатньо ефективні [7,12]. Останні наукові дос лідження свідчать, що дезінфікувальні засоби й антибіотики не завжди впливають на бактерії у біоплівках [9,13,14]. В основному стійкість бактерій у біоплівці залежить від складу матриксу, який у різних родів бактерій відрізняється [15].…”