ให้พื้นผิวที่เหมาะสมน้ำและสารอาหารและแบคทีเรียมีแนวโน้มที่จะวางเดิมพันและสร้างแผ่นชีวะ แผ่นชีวะเป็นชุมชนที่ประกอบด้วยเซลล์แบคทีเรียจำนวนมากที่รวมอยู่ด้วยกันและติดอยู่กับพื้นผิวด้วยกาวชีวภาพชนิดหนึ่ง มหานครจุลินทรีย์ที่เหนียวแน่นและลื่นไหลเหล่านี้ทำให้เกิดความหายนะเมื่อพวกเขาอุดตันอุปกรณ์การแพทย์ที่ฝังอยู่ในร่างกายเช่นขดลวดและสายสวน
การศึกษาเมื่อเร็ว ๆ นี้ได้รับทุนสนับสนุนจากสถาบันสุขภาพแห่งชาติเปิดเผยว่าแผ่นชีวะทำให้เกิดการอุดตันดังกล่าวได้อย่างไร: แบคทีเรียก่อตัวเป็นลำแสงที่ยุ่งเหยิงซึ่งกันและกัน
นักวิจัยที่มหาวิทยาลัยพรินซ์ตันใช้การถ่ายภาพด้วยกล้องจุลทรรศน์แบบไทม์แลปส์เพื่อตรวจสอบการไหลของของเหลวและการก่อตัวของแผ่นชีวะในหลอดโค้งและแคบ ซึ่งแตกต่างจากการศึกษาก่อนหน้านี้หลายครั้งการทดลองเหล่านี้จะเลียนแบบสภาพชีวิตจริงอย่างใกล้ชิดโดยใช้พื้นผิวที่ขรุขระมากกว่าพื้นผิวที่ราบรื่นและการไหลที่ขับเคลื่อนด้วยแรงดันมากกว่าการเคลื่อนย้ายหรือของเหลวที่ไหลเวียนสม่ำเสมอ
นักวิจัยติดแท็กแบคทีเรียที่รู้จักกันว่าเป็นสารปนเปื้อนทั่วไปของอุปกรณ์การแพทย์ด้วยสีย้อมเรืองแสงสีเขียว ในขณะที่เซลล์แบคทีเรียไหลผ่านช่องทางกล้องจุลทรรศน์พวกมันติดอยู่กับผนังด้านในซึ่งพวกเขาเริ่มทวีคูณและสร้างแผ่นชีวะ (เห็นเป็นสีเขียวในภาพยนตร์ด้านบน) การสะสมของแผ่นชีวะนี้ส่งผลกระทบต่ออัตราการไหลของของไหลผ่านช่องทางเพียงเล็กน้อยเท่านั้น
สี่สิบสามชั่วโมงในการทดลองนักวิจัยเริ่มไหลแบคทีเรียที่ติดแท็กด้วยสีย้อมเรืองแสงสีแดงเข้าไปในช่อง พวกเขาพบว่าหลังจากทั้งหมดประมาณ 50 ชั่วโมงแบคทีเรียบนผนังของช่องก็หลั่งสารเหนียวบางส่วนที่จับพวกมันไว้ด้วยกันสร้างลำแสงบาง ๆ ที่กระเพื่อมในของเหลวและในที่สุดก็พันกันเพื่อสร้างตาข่าย sievelike ในช่อง เซลล์แบคทีเรียที่มีฉลากสีแดงบางตัวติดอยู่ในตาข่ายสร้างเว็บที่มีขนาดใหญ่ขึ้นของลำแสงฟิล์มชีวภาพ (เห็นเป็นสีแดงในภาพยนตร์) ที่ติดใจเซลล์มากขึ้น ภายในหนึ่งชั่วโมงหลังจากลำธารเกิดขึ้นครั้งแรกหลอดทั้งหมดจะถูกปิดกั้นและการไหลของของไหลหยุดลง
การทดลองเพิ่มเติมพบว่ายีนบางตัวก่อนหน้านี้แสดงให้เห็นว่ามีความจำเป็นสำหรับการก่อตัวของแผ่นฟิล์มชีวภาพบนพื้นผิวที่เรียบไม่จำเป็นต้องสร้างกระแสไบโอฟิล์มในระบบการไหลที่ใช้ในการศึกษานี้ การศึกษายังแสดงให้เห็นว่าลำแสงฟิล์มชีวภาพก่อตัวขึ้นในขดลวดตัวกรองน้ำและวัสดุที่มีรูพรุนคล้ายกับที่ใช้ในโรงบำบัดน้ำเสียซึ่งบ่งชี้ว่าลำธารเป็นคำอธิบายที่น่าจะเป็นสาเหตุว่าทำไมแผ่นชีวภาพปิดกั้นวัสดุเหล่านี้
การค้นพบเหล่านี้ร่วมกันสามารถช่วยกำหนดกลยุทธ์เพื่อป้องกันการอุดตันของอุปกรณ์ทางการแพทย์และวัสดุอื่น ๆ ที่มีแนวโน้มที่จะปนเปื้อนของแบคทีเรีย
บทความเกี่ยวกับวิทยาศาสตร์เพื่อชีวิตนี้จัดทำขึ้นเพื่อ LiveScience โดยร่วมมือกับสถาบันวิทยาศาสตร์การแพทย์ทั่วไปแห่งชาติส่วนหนึ่งของสถาบันสุขภาพแห่งชาติ-
เรียนรู้เพิ่มเติม:
ทำมหานครกล้องจุลทรรศน์จากการคำนวณชีวิต
บั๊กข้อบกพร่องจากผลการวิจัย
ในซีรี่ส์นี้:
