biofilmproces

Het biofilmproces verwijst naar de stadia waardoor micro-organismen, met name bacteriën en schimmels, zich aan een oppervlak hechten en een gestructureerde gemeenschap vormen die bekendstaat als een biofilm. Biofilms bestaan uit cellen die in een matrix van extracellulaire polymeren vastzitten en vaak sterker bestand zijn tegen omgevingsstress dan planktonische (vrije) cellen.

Fasen van het proces omvatten aanvankelijke hechting aan een oppervlakte, irreversibele hechting, maturatie (I en II) met de ontwikkeling van een drie-dimensionale structuur en kanalen, en dispersie waarbij cellen vrijkomen om nieuwe locaties te koloniseren. EPS, de extracellulaire polymeren matrix, bestaat uit polysacchariden, eiwitten, extracellulair DNA en lipiden en speelt een cruciale rol bij hechting, cohesie en bescherming tegen omgevingsstress.

Biofilms creëren microomgevingen met gradienten in zuurstof, nutriënten en pH-waarden. Deze heterogene omstandigheden leiden tot diverse metabole niches binnen een biofilm en kunnen bijdragen aan verhoogde resistentie tegen antimicrobiële middelen en desinfectantia.

Communicatie tussen cellen, vaak via quorum sensing, reguleert genexpressie die betrokken is bij EPS-productie, adhesie en dispersie. Zulke signaalroutes variëren per soort, maar dragen bij aan coördinatie van groei en structuur.

De betekenis van biofilms is wereldwijd relevant. In de gezondheidszorg vormen biofilms op medische implantaten en chronische wonden een bron van hardnekkige infecties en antibioticaresistentie. In industrie en watervoorziening veroorzaken ze ophoping, fouling en corrosie, maar ze kunnen ook nuttig zijn in bijvoorbeeld bioreactoren en afvalwaterbehandeling.

Bestudering van biofilms maakt gebruik van microscopie (inclusief confocale laser-scanning-microscopie, CLSM), kleuring en moleculaire methoden zoals sequencing en qPCR om samenstelling en dynamiek te bepalen.

Beheersing en preventie omvatten mechanische verwijdering, oppervlaktebehandelingen, coatings met antiadhesieve of antibacteriële eigenschappen, en optimalisatie van desinfectantia. In sommige gevallen kan gecontroleerde stimulatie van biofilmvorming in industriële processen nuttig zijn, maar vereist zorgvuldige evaluatie van risico's en baten.