Información

14.3C: Biofilms e infecciones - Biología

14.3C: Biofilms e infecciones - Biología



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Se formarán biopelículas en prácticamente todas las superficies que no se desprenden en un ambiente acuoso no estéril (o muy húmedo).

Objetivos de aprendizaje

  • Discutir la importancia de las biopelículas en la comunidad biomédica.

Puntos clave

  • Se ha descubierto que las biopelículas están involucradas en una amplia variedad de infecciones microbianas en el cuerpo.
  • Los microbios forman una biopelícula en respuesta a muchos factores, que pueden incluir el reconocimiento celular de sitios de unión específicos o no específicos en una superficie y señales nutricionales.
  • Las biopelículas bacterianas pueden afectar la cicatrización de heridas cutáneas y reducir la eficacia antibacteriana tópica en la cicatrización o el tratamiento de heridas cutáneas infectadas.

Términos clave

  • biopelícula: Una fina película de moco creada y que contiene una colonia de bacterias y otros microorganismos.
  • estéril: incapaz de reproducirse (o procrear)

Una biopelícula es un agregado de microorganismos en el que las células se adhieren entre sí en una superficie. Estas células adherentes están frecuentemente incrustadas dentro de una matriz autoproducida de sustancia polimérica extracelular (EPS).

Los microbios forman una biopelícula en respuesta a muchos factores, que pueden incluir el reconocimiento celular de sitios de unión específicos o inespecíficos en una superficie, señales nutricionales o, en algunos casos, por exposición de células planctónicas a concentraciones subinhibidoras de antibióticos. Cuando una célula cambia al modo de crecimiento de biopelícula, experimenta un cambio fenotípico en el comportamiento en el que grandes conjuntos de genes se regulan diferencialmente.

Las biopelículas son ubicuas. Casi todas las especies de microorganismos, no solo las bacterias y las arqueas, tienen mecanismos mediante los cuales pueden adherirse a las superficies y entre sí. Se formarán biopelículas en prácticamente todas las superficies que no se desprenden en un ambiente acuoso no estéril (o muy húmedo).

Se ha descubierto que las biopelículas están involucradas en una amplia variedad de infecciones microbianas en el cuerpo, según una estimación en el 80% de todas las infecciones. Los procesos infecciosos en los que se han implicado biopelículas incluyen problemas comunes tales como infecciones del tracto urinario, infecciones del catéter, infecciones del oído medio, formación de placa dental, gingivitis y recubrimiento de lentes de contacto. Las biopelículas también se han relacionado con procesos menos comunes pero más letales, como la endocarditis, las infecciones en la fibrosis quística y las infecciones de dispositivos permanentes como prótesis articulares y válvulas cardíacas.

Más recientemente se ha observado que las biopelículas bacterianas pueden perjudicar la cicatrización de heridas cutáneas y reducir la eficacia antibacteriana tópica en la cicatrización o el tratamiento de heridas cutáneas infectadas. Recientemente se ha demostrado que hay biopelículas presentes en el tejido extirpado del 80% de los pacientes sometidos a cirugía por sinusitis crónica. Se demostró que los pacientes con biopelículas carecían de cilios y células caliciformes, a diferencia de los controles sin biopelículas que tenían cilios normales y morfología de células caliciformes. También se encontraron biopelículas en muestras de dos de los 10 controles sanos mencionados. Las especies de bacterias de los cultivos interoperativos no se correspondían con las especies de bacterias en la biopelícula en el tejido del paciente respectivo. En otras palabras, los cultivos fueron negativos aunque las bacterias estaban presentes.

También se pueden formar biopelículas en las superficies inertes de dispositivos implantados tales como catéteres, válvulas cardíacas protésicas y dispositivos intrauterinos. Se están desarrollando nuevas técnicas de tinción para diferenciar las células bacterianas que crecen en animales vivos, p. Ej. de tejidos con alergias-inflamaciones.

Biofilms de Pseudomonas aeruginosa

Los logros de la atención médica en las sociedades industrializadas se ven marcadamente perjudicados debido a las infecciones oportunistas crónicas que se han vuelto cada vez más evidentes en los pacientes inmunodeprimidos y en la población que envejece. Las infecciones crónicas siguen siendo un desafío importante para la profesión médica y son de gran relevancia económica porque la terapia con antibióticos tradicional generalmente no es suficiente para erradicar estas infecciones.

Pseudomonas aeruginosa no solo es un patógeno oportunista importante y agente causante de infecciones nosocomiales emergentes, sino que también puede considerarse un organismo modelo para el estudio de diversos mecanismos bacterianos que contribuyen a la persistencia bacteriana. En este contexto, la elucidación de los mecanismos moleculares responsables del cambio del crecimiento planctónico a un fenotipo de biopelícula y el papel de la comunicación interbacteriana en la enfermedad persistente debería proporcionar nuevos conocimientos. Debería ayudar a los investigadores a conocer la patogenicidad de P. aeruginosa, contribuir a un mejor manejo clínico de los pacientes con infección crónica y conducir a la identificación de nuevos objetivos farmacológicos para el desarrollo de estrategias alternativas de tratamiento antiinfeccioso.

Placa dental

La placa dental es una biopelícula que se adhiere a las superficies de los dientes y está formada por células bacterianas, polímeros salivales y productos extracelulares bacterianos. Esta acumulación de microorganismos somete a los dientes y los tejidos gingivales a altas concentraciones de metabolitos bacterianos que resultan en enfermedades dentales. Las biopelículas adheridas a las superficies de algunas aleaciones dentales, materiales de impresión, implantes dentales, materiales de restauración y cemento juegan un papel esencial en la dinámica de establecimiento de biopelículas hacia las propiedades físico-químicas de los materiales a los que se adhieren las biopelículas.

Legionelosis

Se sabe que la bacteria Legionella crece bajo ciertas condiciones en biopelículas, en las que están protegidas contra desinfectantes. Los trabajadores de las torres de enfriamiento, las personas que trabajan en habitaciones con aire acondicionado y las personas que se duchan están expuestos a Legionella por inhalación cuando los sistemas no están bien diseñados, construidos o mantenidos. Neisseria gonorrhoeae es un patógeno humano exclusivo. Estudios recientes han demostrado que utiliza dos mecanismos distintos para la entrada en las células epiteliales de la uretra y el cuello del útero humanos que involucran diferentes ligandos de la superficie bacteriana y receptores del huésped. Además, se ha demostrado que el gonococo puede formar biopelículas en superficies de vidrio y sobre células humanas. Existe evidencia de la formación de biopelículas gonocócicas en las células epiteliales del cuello uterino humano durante la enfermedad natural. La evidencia también sugiere que la formación de ampollas en la membrana externa por el gonococo es crucial en la formación de biopelículas sobre las células epiteliales cervicales humanas.


Biofilm

Nuestros editores revisarán lo que ha enviado y determinarán si deben revisar el artículo.

Biofilm, agregado de bacterias unidas por una matriz mucosa de carbohidratos que se adhiere a una superficie. Las biopelículas se pueden formar en la superficie de líquidos, sólidos y tejidos vivos, como los de animales y plantas. Los organismos en las biopelículas a menudo muestran propiedades sustancialmente diferentes del mismo organismo en el estado individual o de vida libre (planctónico). Las comunidades se forman cuando los organismos individuales, que pueden ser de la misma especie o de especies diferentes, se adhieren y se acumulan en una superficie, este proceso se denomina adsorción. Después de un período de crecimiento y reproducción, los organismos producen una matriz extracelular que consta de carbohidratos llamados polisacáridos. Esta matriz sirve para mantener unidas las bacterias y unirlas irreversiblemente a la superficie.

Las bacterias que se han agregado en biopelículas pueden comunicar información sobre el tamaño de la población y el estado metabólico. Este tipo de comunicación se denomina detección de quórum y funciona mediante la producción de pequeñas moléculas llamadas autoinductores o feromonas. La concentración de moléculas sensibles al quórum, más comúnmente péptidos o lactonas homoserinas aciladas (sustancias químicas de señalización especiales de AHL), está relacionada con la cantidad de bacterias de la misma o diferentes especies que se encuentran en la biopelícula y ayuda a coordinar el comportamiento de la biopelícula.

Las biopelículas son ventajosas para las bacterias porque proporcionan un entorno rico en nutrientes que facilita el crecimiento y porque confieren resistencia a los antibióticos. Las biopelículas pueden causar infecciones graves en pacientes hospitalizados; la formación de biopelículas en estos casos se asocia típicamente con la introducción en el cuerpo de sustratos extraños, como implantes artificiales y catéteres urinarios. Las biopelículas también se forman en las películas delgadas de placa que se encuentran en los dientes, donde fermentan los azúcares y los almidones en ácidos, lo que provoca la destrucción del esmalte dental. En el medio ambiente, las biopelículas cumplen un papel importante en la descomposición de los desechos orgánicos al filtrar los desechos del agua y eliminar o neutralizar los contaminantes del suelo. Como resultado, las biopelículas se utilizan para purificar el agua en las plantas de tratamiento de agua y para desintoxicar áreas contaminadas del medio ambiente.

Este artículo fue revisado y actualizado más recientemente por Robert Lewis, editor asistente.


Cómo se forman las biopelículas fatales

Al reducir drásticamente los efectos de los antibióticos, la formación de comunidades organizadas de células bacterianas conocidas como biopelículas puede ser mortal durante las cirugías y en las infecciones del tracto urinario. Los investigadores de Yale se han acercado mucho más a comprender cómo se desarrollan estas biopelículas y, potencialmente, cómo detenerlas.

Las biopelículas se forman cuando las células bacterianas se juntan y desarrollan estructuras que las unen en una sustancia pegajosa. Este pegamento puede proteger a las células del mundo exterior y permitirles formar cuasi-organismos complejos. Las biopelículas se pueden encontrar en casi todas partes, incluidas las duchas sin lavar o las superficies de los lagos. Debido a que la capa protectora puede evitar posibles tratamientos, las biopelículas son más peligrosas cuando invaden células humanas o se forman en suturas y catéteres utilizados en cirugías. Solo en los hospitales estadounidenses, miles de muertes se atribuyen a infecciones del sitio quirúrgico e infecciones del tracto urinario relacionadas con la biopelícula.

"Las biopelículas son un gran problema médico porque son algo que hace que las infecciones bacterianas sean muy difíciles de tratar", dijo Andre Levchenko, autor principal del estudio, que se publicó el 5 de octubre en Comunicaciones de la naturaleza.

La lucha contra las biopelículas ha sido particularmente difícil porque no se ha entendido bien cómo las células bacterianas hacen la transición de comportarse individualmente a existir en estructuras colectivas. Sin embargo, los investigadores del laboratorio de Levchenko, trabajando con colegas de la Universidad de California-San Diego, encontraron recientemente un mecanismo clave para la formación de biopelículas que también proporciona una forma de estudiar este proceso de manera controlada y reproducible.

Los investigadores diseñaron y construyeron dispositivos de microfluidos y geles novedosos que albergaban células de E. coli uropatógenas, que a menudo son la causa de infecciones del tracto urinario. Estos dispositivos imitan el entorno dentro de las células humanas que albergan las bacterias invasoras durante las infecciones. Los científicos descubrieron que las colonias bacterianas crecerían hasta el punto en que serían comprimidas por las paredes de la cámara, las fibras o el gel. Este estrés autogenerado fue en sí mismo un desencadenante de la formación de biopelículas.

"Esto fue muy sorprendente, pero vimos todas las cosas que cabría esperar de una biopelícula", dijo Levchenko, profesor de Ingeniería Biomédica John C. Malone y director del Instituto de Biología de Sistemas de Yale. "Las células produjeron los componentes de la biopelícula y de repente se volvieron muy resistentes a los antibióticos. Y todo eso fue acompañado por una indicación de que las células estaban bajo estrés biológico y el estrés provenía de esta interacción mecánica con el medio ambiente".

Con este descubrimiento, dijo Levchenko, los investigadores pueden usar varios dispositivos que imitan otros entornos celulares y explorar la formación de biopelículas en innumerables entornos y circunstancias. También pueden utilizar los dispositivos presentados en este estudio para producir biopelículas de forma rápida, precisa y en grandes cantidades de una manera sencilla, económica y reproducible. Esto permitiría detectar medicamentos que potencialmente podrían romper la capa protectora de las biopelículas y descomponerla.

"Tener un modelo de enfermedad como este es imprescindible cuando se desea realizar este tipo de experimentos de detección de fármacos", dijo. "Ahora podemos cultivar biopelículas en formas específicas y ubicaciones específicas de una manera completamente predecible".


Atacar las biopelículas que causan infecciones crónicas

Una nueva e inteligente técnica de imágenes descubierta en la Universidad de California, Berkeley, revela un posible plan de ataque para muchas enfermedades bacterianas, como el cólera, las infecciones pulmonares en pacientes con fibrosis quística e incluso la sinusitis crónica, que forman biopelículas que las hacen resistentes a los antibióticos.

Al diseñar una nueva estrategia de etiquetado fluorescente y emplear microscopía de luz de superresolución, los investigadores pudieron examinar la estructura de placas pegajosas llamadas biopelículas bacterianas que hacen que estas infecciones sean tan tenaces. También identificaron objetivos genéticos para medicamentos potenciales que podrían romper la comunidad bacteriana y exponer a los insectos al poder letal de los antibióticos.

"Con el tiempo, queremos dejar a estos insectos sin hogar", dijo el investigador principal Veysel Berk, becario postdoctoral en el Departamento de Física y el Instituto de California para Biociencias Cuantitativas (QB3) en UC Berkeley.

Berk y sus coautores, incluido el premio Nobel y ex profesor de UC Berkeley Steven Chu, informan sobre sus hallazgos en la edición del 13 de julio de la revista. Ciencias.

"En su hábitat natural, el 99,9 por ciento de todas las bacterias viven como una comunidad y se adhieren a las superficies como biopelículas. Según los Institutos Nacionales de Salud, el 80 por ciento de todas las infecciones en humanos están relacionadas con biopelículas", dijo Berk.

Los investigadores pudieron emplear nuevas técnicas que les permitieron hacer zoom en una vista a nivel de calle de estas biopelículas, donde aprendieron "cómo crecen a partir de una sola célula y se unen para formar habitaciones y edificios completos", dijo Berk. "Ahora, podemos idear un enfoque lógico para descubrir cómo derribar su edificio o evitar que formen el edificio en sí".

Combinando la microscopía de superresolución con la técnica desarrollada por Berk, que permite el etiquetado continuo de células en crecimiento y en división en cultivo, los biólogos de muchos campos podrán grabar videos en stop-motion de "cómo las bacterias construyen sus castillos", dijo.

"Este trabajo ha dado lugar a nuevos conocimientos sobre el desarrollo de estas estructuras complejas y sin duda allanará el camino hacia nuevos enfoques para combatir las enfermedades infecciosas y también las aplicaciones bacteriológicas en entornos ambientales e industriales", dijo Chu, ex profesor de física de UC Berkeley. y de biología molecular y celular y ex director del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley.

Las bacterias no son solitarias

La opinión popular de las bacterias es que son organismos de vida libre que los antibióticos pueden controlar fácilmente, dijo Berk. Pero los científicos ahora se dan cuenta de que las bacterias pasan la mayor parte de su vida en colonias o biopelículas, incluso en el cuerpo humano. Si bien una sola bacteria puede ser susceptible a los antibióticos, las películas pueden ser 1000 veces más resistentes y la mayoría solo se pueden extirpar quirúrgicamente.

Los implantes, como los marcapasos, los stents y las articulaciones artificiales, ocasionalmente se infectan con bacterias que forman biopelículas. Estos sitios de biopelícula arrojan periódicamente bacterias, aventureras, las llama Berk, que pueden provocar infecciones agudas y fiebre. Si bien los antibióticos pueden eliminar estas bacterias que nadan libremente y calmar temporalmente la infección, la biopelícula permanece intacta. La única solución permanente es retirar el dispositivo recubierto de biopelícula y reemplazarlo con un nuevo implante esterilizado.

Una biopelícula bacteriana permanente en los senos nasales puede provocar una respuesta inmune que conduzca a infecciones crónicas de los senos nasales, con síntomas que incluyen fiebre y síntomas similares a los de un resfriado. Hasta ahora, el tratamiento más eficaz es extirpar quirúrgicamente el tejido afectado.

Las bacterias también forman biopelículas permanentes, en su mayoría de por vida, en los pulmones llenos de moco de los pacientes con fibrosis quística y son responsables de las infecciones pulmonares crónicas que conducen a la muerte prematura. Aunque el tratamiento con antibióticos de larga duración ayuda, no puede erradicar la infección por completo.

Estudiar una biopelícula formada por la bacteria del cólera (Vibrio cholerae), Berk construyó su propio microscopio de súper resolución en el sótano del Stanley Hall de UC Berkeley basado en un diseño de 2007 del coautor Xiaowei Zhuang, ex estudiante de postdoctorado de Chu que ahora es profesor en la Universidad de Harvard. Para ver realmente estas células mientras se dividían para formar "castillos", Berk ideó una nueva técnica llamada inmunotinción continua que le permitió rastrear cuatro moléculas diana separadas por medio de cuatro tintes fluorescentes separados.

Descubrió que, durante un período de aproximadamente seis horas, una sola bacteria depositó un pegamento para adherirse a una superficie, luego se dividió en células hijas, asegurándose de pegar a cada hija sobre sí misma antes de dividirse en dos. Las hijas continuaron dividiéndose hasta que formaron un grupo, como un edificio de ladrillo y mortero, momento en el que las bacterias secretaron una proteína que encerró el grupo como el caparazón de un edificio.

Los grupos están separados por microcanales que pueden permitir que los nutrientes entren y se desperdicien, dijo Berk.

"Si podemos encontrar un medicamento para deshacernos de la proteína del pegamento, podemos mover el edificio en su totalidad. O si podemos deshacernos de la proteína del cemento, podemos disolver todo y derrumbar el edificio, proporcionando acceso a los antibióticos", Berk. dijo. "Estos pueden ser objetivos para medicamentos antibióticos específicos del sitio en el futuro".

Microscopía de superresolución: pintar con luz

Berk es un biólogo formado en física y óptica con experiencia en la obtención de imágenes de las estructuras de las proteínas: formó parte de un equipo que hace unos años determinó las estructuras a escala atómica del ribosoma, la máquina celular que traduce el mensaje genético en una proteína terminada. .

Sospechaba que la nueva y poderosa microscopía de luz de superresolución podría revelar la estructura desconocida de las biopelículas. La microscopía de súper resolución obtiene una resolución 10 veces mejor que la microscopía de luz estándar (20 en lugar de 200 nanómetros) al resaltar solo una parte de la imagen a la vez utilizando sondas fotoconmutables y compilando miles de imágenes en una sola instantánea. El proceso es muy parecido a pintar con luz: hacer brillar el haz de una linterna en una escena oscura mientras se deja el obturador de la cámara abierto. Cada instantánea puede tardar unos minutos en compilarse, pero para un crecimiento celular lento, eso es lo suficientemente rápido como para obtener una película de acción detenida.

El problema era cómo marcar las células con tintes fluorescentes para controlar continuamente su crecimiento y división. Normalmente, los biólogos unen anticuerpos primarios a las células y luego inundan las células con un tinte fluorescente adherido a un anticuerpo secundario que se adhiere al primario. Luego eliminan el exceso de tinte, iluminan las células teñidas y fotografían la fluorescencia.

Berk sospechaba que una concentración críticamente equilibrada de tinte fluorescente, lo suficientemente baja para evitar el fondo, pero lo suficientemente alta como para tener una tinción eficiente, funcionaría igual de bien y eliminaría la necesidad de eliminar el exceso de tinte por temor a crear un brillo de fondo.

"El enfoque clásico es primero teñir, luego decolorar y luego tomar una sola instantánea", dijo Berk. "Encontramos una manera de realizar la tinción y mantener todas las sondas fluorescentes dentro de la solución mientras tomamos las imágenes, para que podamos monitorear todo continuamente, desde una sola célula hasta una biopelícula madura. En lugar de una instantánea, estamos grabando una película completa ".

"Fue una idea muy simple y genial, pero todos pensaron que era una locura", dijo. "Sí, fue una locura, pero funcionó".


¿Por qué las biopelículas son tan difíciles de matar?

Primero está la baba, que los antibióticos y los productos químicos tienen dificultades para penetrar. Además, las cargas eléctricas en la superficie del limo pueden formar una barrera que impide la entrada de antibióticos.

Debido a que muchas células en lo profundo de una biopelícula carecen de nutrientes y oxígeno, crecen con bastante lentitud y, por lo tanto, son menos susceptibles a los antibióticos, que funcionan mejor en células en división activa. Para empeorar las cosas, las biopelículas contienen células "persistentes" parecidas a zombis que permanecen inactivas cuando los antibióticos están presentes, pero entran en acción una vez finalizado el tratamiento con antibióticos.

Finalmente, las células dentro de las biopelículas pueden organizarse para bombear medicamentos directamente fuera de las células, algo que Sauer llamó "una especie de comportamiento bulímico".


Regulación genética por células adheridas

Cada vez hay más pruebas de que la regulación hacia arriba y hacia abajo de varios genes se produce en las células de unión en la interacción inicial con el sustrato. Davies y Geesey (34) demostraron algC regulación ascendente en células bacterianas individuales a los pocos minutos de la fijación a superficies en un sistema de celda de flujo. Este fenómeno no se limita a P. aeruginosa. Prigent-Combaret y col. (35) encontraron que el 22% de estos genes estaban regulados positivamente en el estado de biopelícula y el 16% estaban regulados negativamente. Becker y col. (36) mostró que las biopelículas de Staphylococcus aureus fueron regulados positivamente para genes que codifican enzimas involucradas en la glucólisis o fermentación (fosfoglicerato mutasa, triosafosfato isomerasa y alcohol deshidrogenasa) y supusieron que la regulación positiva de estos genes podría deberse a la limitación de oxígeno en la biopelícula desarrollada, favoreciendo la fermentación. Un estudio reciente de Pulcini (37) también mostró que algD, algU, rpoS, y los genes que controlan la síntesis de polifosfocinasa (PPK) fueron regulados positivamente en la formación de biopelículas de P. aeruginosa. Prigent-Combaret y col. (35) opinaron que la expresión de genes en las biopelículas está evidentemente modulada por factores fisicoquímicos dinámicos externos a la célula y puede involucrar vías reguladoras complejas.


Referencias

Costerton JW (1999) Biofilms bacterianos: una causa común de infecciones persistentes. Science 284: 1318-1322. https://doi.org/10.1126/science.284.5418.1318

O'Toole G, Kaplan HB, Kolter R (2000) Formación de biopelículas como desarrollo microbiano. Annu Rev Microbiol 54 (1): 49–79. https://doi.org/10.1146/annurev.micro.54.1.49

Romling U, Kjelleberg S, Normark S, Nyman L, Uhlin BE, Akerlund B (2014) Formación de biopelículas microbianas: una necesidad de actuar. J Intern Med 276 (2): 98–110. https://doi.org/10.1111/joim.12242

Wolcott RD, Rhoads DD, Bennett ME, Wolcott BM, Gogokhia L, Costerton JW, Dowd SE (2010) Chronic wounds and the medical biofilm paradigm. J Wound Care 19 (2): 45–46, 8–50, 2–3. https://doi.org/10.12968/jowc.2010.19.2.46966

Soleimani N, Mobarez A, Olia M, Atyabi F (2015) Síntesis, caracterización y efecto de la actividad antibacteriana de nanopartículas de quitosano en resistentes a la vancomicina Enterococcus y otras bacterias gram negativas o gram positivas. Int J Pure Appl Sci Technol 26 (1): 14-23

Schembri MA, Kjærgaard K, Klemm P (2003) Expresión génica global en Escherichia coli biopelículas. Mol Microbiol 48 (1): 253-267. https://doi.org/10.1046/j.1365-2958.2003.03432.x

Thoendel M, Kavanaugh JS, Flack CE, Horswill AR (2011) Señalización de péptidos en el Estafilococos. Chem Rev 111: 117-151. https://doi.org/10.1021/cr100370n

Robertson SR, McLean RJ (2015) Biofilms beneficiosos. AIMS Bioeng 2 (4): 437–448. https://doi.org/10.3934/bioeng.2015.4.437

Ramasamy M, Lee J (2016) Enfoques recientes de nanotecnología para la prevención y el tratamiento de infecciones asociadas con biofilm en dispositivos médicos. Biomed Res Int. 2016: 1851242. https://doi.org/10.1155/2016/1851242

Donlan RM (2002) Biofilms: vida microbiana en superficies. Emerg Infect Dis 8 (9): 881–890. https://doi.org/10.3201/eid0809.020063

Evans LV (2000) Biofilms: avances recientes en su estudio y control. Harwood Academic, Ámsterdam

Dunne WM (2002) Adhesión bacteriana: ¿Ha visto alguna buena biopelícula últimamente? Clin Microbiol Rev 15 (2): 155-166. https://doi.org/10.1128/CMR.15.2.155-166.2002

Cohen BE (2014) Vínculo funcional entre genes que regulan las respuestas de estrés osmótico y transportadores de resistencia a múltiples fármacos: desafíos y oportunidades para el descubrimiento de antibióticos. Agentes antimicrobianos Chemother 58 (2): 640–646. https://doi.org/10.1128/AAC.02095-13

Rasamiravaka T, Labtani Q, Duez P, El Jaziri M (2015) La formación de biopelículas por Pseudomonas aeruginosa : revisión de los compuestos naturales y sintéticos que interfieren con los mecanismos de control. Biomed Res Int 2015: 1-17. https://doi.org/10.1155/2015/759348

Asally M et al (2012) La muerte celular localizada enfoca las fuerzas mecánicas durante el modelado 3D en una biopelícula. PNAS 109 (46): 18891–18896. https://doi.org/10.1073/pnas.1212429109

Rathsam C, Eaton RE, Simpson CL, Browne GV, Valova VA, Harty DWS, Jacques NA (2005) Análisis electroforético en gel de diferencia de fluorescencia bidimensional de Estreptococo biopelículas mutans. J Proteome Res 4: 2161–2173

Islam N, Kim Y, Ross JM, Marten MR (2014) Análisis del proteoma de Staphylococcus aureus células de biopelícula cultivadas en condiciones de cizallamiento de fluidos fisiológicamente relevantes. Proteoma Sci 12:21. https://doi.org/10.1186/1477-5956-12-21

Qayyum S, Sharma D, Bisht D, Khan AU (2016) La maquinaria de traducción de proteínas es clave para la transición de las células planctónicas al estado de biopelícula en Enterococcus faecalis: un enfoque proteómico. Biochem Biophys Res Commun 474: 652–659. https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2016.04.145

Tielen P, Rosin N, Meyer AK, Dohnt K, Haddad I, Jänsch L, Klein J, Narten M, Pommerenke C, Scheer M, Schobert M, Schomburg D, Thielen B, Jahn D (2013) Redes reguladoras y metabólicas para el adaptación de Pseudomonas aeruginosa biopelículas a condiciones similares al tracto urinario. PLoS ONE 8 (8): e71845. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0071845

Otto M (2013) Infecciones estafilocócicas: mecanismos de maduración y desprendimiento de biopelículas como determinantes críticos de la patogenicidad. Annu Rev Med 64: 175–188. https://doi.org/10.1146/annurev-med-042711-140023

Annous BA, Fratamico PM, Smith JL (2009) Resumen del estado científico: detección de quórum en biopelículas: ¿Por qué las bacterias se comportan como lo hacen? J Food Sci 74 (1): R24-R37. https://doi.org/10.1111/j.1750-3841.2008.01022.x

Zhu J, Miller MB, Vance RE, Dziejman M, Bassler BL, Mekalanos JJ (2002) Los reguladores de detección de quórum controlan la expresión de genes de virulencia en Vibrio cholerae. Proc Natl Acad Sci USA 99: 3129–3134. https://doi.org/10.1073/pnas.052694299

Singh BN, Prateeksha UDK, Singh BR, Defoirdt T, Gupta VK, Vahabi K (2016) Nanofábricas bactericidas, extinción de quórum y anti-biofilm: un nuevo nicho para nanotecnólogos. Crit Rev Biotechnol 37 (4): 525-540. https://doi.org/10.1080/07388551.2016.1199010

Lu TK, Collins JJ (2007) Dispersión de biopelículas con bacteriófagos enzimáticos diseñados. PNAS 104: 11197–11202. https://doi.org/10.1073/pnas.0704624104

Lewandowski Z, Evans LV (2000) Estructura y función de las biopelículas: avances recientes en su estudio y control. Harwood Academic Publishers, Amsterdam, págs. 1-17

Bigger J (1944) Tratamiento de infecciones estafilocócicas con penicilina mediante esterilización intermitente. Lancet 2: 497–500

Fux CA, Costerton JW, Stewart PS, Stoodley P (2005) Estrategias de supervivencia de biopelículas infecciosas. Trends Microbiol 13: 34–40. https://doi.org/10.1016/j.tim.2004.11.010

Vinodkumar C, Kalsurmath S, Neelagund Y (2008) Utilidad de bacteriófagos líticos en el tratamiento de multirresistentes Pseudomonas aeruginosa septicemia en ratones. Indian J Pathol Microbiol 51: 360. https://doi.org/10.4103/0377-4929.42511

Waldrop R, McLaren A, Calara F, McLemore R (2014) El crecimiento de biopelículas tiene una respuesta umbral a la glucosa in vitro. Clin Orthop Relat Res 472 (11): 3305–3310. https://doi.org/10.1007/s11999-014-3538-5

Purevdorj B, Costerton JW, Stoodley P (2002) Influencia de la hidrodinámica y la señalización celular en la estructura y comportamiento de Pseudomonas aeruginosa biopelículas. Appl Environ Microbiol 68 (9): 4457–4464

Sun J, Ziqing D, Aixin Y (2014) Bombas bacterianas de eflujo de múltiples fármacos: mecanismos, fisiología y explotaciones farmacológicas. Biochem Biophys Res Commun 453 (2): 254-267. https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2014.05.090

Wang L, Slayden RA, Barry CE III, Liu J (2000) Estructura de la pared celular de un mutante de Mycobacterium smegmatis defectuoso en la biosíntesis de ácidos micólicos. J Biol Chem 275: 7224–7229

Neut D, Van Der Mei C, Bulstra HK, Busscher H (2007) El papel de las variantes de colonias pequeñas en la imposibilidad de diagnosticar y tratar las infecciones por biopelículas en ortopedia. Acta Orthop Scand 78: 299–308. https://doi.org/10.1080/17453670710013843

Høiby N, Frederiksen B, Pressler T (2005) Erradicación de principios Pseudomonas aeruginosa infección. J Cyst Fibros 4: 49–54. https://doi.org/10.1016/j.jcf.2005.05.018

Daniel M, Chessman R, Al-Zahid S, Richards B, Rahman C, Ashraf W, McLaren J, Cox H, Qutachi O, Fortnum H, Fergie N, Shakesheff K, Birchall JP, Bayston RR (2012) Erradicación de biopelículas con biodegradables gránulos de antibióticos de liberación modificada: un tratamiento potencial para la oreja adhesiva. Arch Otolaryngol Head Neck Surg 138 (10): 942–949. https://doi.org/10.1001/archotol.2013.238

Gnanadhas DP, Elango M, Janardhanraj S et al (2015) Tratamiento exitoso de infecciones por biofilm utilizando ondas de choque combinadas con terapia con antibióticos. Sci Rep 5: 17440. https://doi.org/10.1038/srep17440

Singh PK, Schaefer AL, Parsek MR, Moninger TO, Welsh MJ, Greenberg EP (2000) Las señales de detección de quórum indican que los pulmones de fibrosis quística están infectados con biopelículas bacterianas. Nature 407: 762–764. https://doi.org/10.1038/35037627

Kokare CR, Chakraborty S, Khopade AN, Mahadik KR (2009) Biofilm: importancia y aplicaciones. Indian J Biotechnol 8 (2): 159–168

Long B, Koyfman A (2018) Endocarditis infecciosa: una actualización para los médicos de urgencias. Am J Emerg Med 36 (9): 1686–1692. https://doi.org/10.1016/j.ajem.2018.06.074

Kokare CR, Kadam SS, Mahadik KR, Chopade BA (2007) Estudios sobre la producción de bioemulsionantes a partir de Streptomyces sp. S1. Indian J Biotechnol 6 (1): 78–84

Overman PR (2007) Biofilm: una nueva visión de la placa. J Contemp Dent Pract 1 (3): 18–29

Kumar V, Robbins SL (eds) (2007) Patología básica de Robbins, 8ª ed. Elsevier, Filadelfia

Alhede M, Alhede M (2014) El desafío del biofilm. EWMA J 14: 1–5

Gjødsbøl K, Christensen JJ, Karlsmark T, Jørgensen B, Klein BM, Krogfelt KA (2006) Varias especies bacterianas residen en heridas crónicas: un estudio longitudinal. Int Wound J 3: 225-231. https://doi.org/10.1111/j.1742-481X.2006.00159.x

Bowling FL, Jude EB, Boulton AJM (2009) MRSA y heridas del pie diabético: ¿organismos contaminantes o infecciosos? Curr Diab Rep 9: 440. https://doi.org/10.1007/s11892-009-0072-z

Bjarnsholt T (2013) El papel de las biopelículas bacterianas en las infecciones crónicas. APMIS 121: 1-58. https://doi.org/10.1111/apm.12099

Foreman A, Wormald PJ (2010) ¿Diferentes biopelículas, diferentes enfermedades? Un estudio de resultados clínicos. El laringoscopio 120: 1701-1706. https://doi.org/10.1002/lary.21024

Tambyah PA (2004) Infecciones del tracto urinario asociadas al catéter: diagnóstico y profilaxis. Int J Antimicrob Agents 24: 44–48. https://doi.org/10.1016/j.ijantimicag.2004.02.008

Niveditha SN (2012) El aislamiento y la formación de biopelículas de uropatógenos en los pacientes con infecciones del tracto urinario (ITU) asociadas al catéter. J Clin Diagn Res. https://doi.org/10.7860/jcdr/2012/4367.2537

Jesaitis AJ, Franklin MJ, Berglund D, Sasaki M, Lord CI, Bleazard JB, Duffy JE, Beyenal H, Lewandowski Z (2003) Defensa del anfitrión comprometida en Pseudomonas aeruginosa biopelículas: caracterización de interacciones de neutrófilos y biopelículas. J Immunol 171: 4329–4339. https://doi.org/10.4049/jimmunol.171.8.4329

Bjarnsholt T, Jensen PØ, Fiandaca MJ, Pedersen J, Hansen CR, Andersen CB, Pressler T, Givskov M, Høiby N (2009) Pseudomonas aeruginosa biopelículas en el tracto respiratorio de pacientes con fibrosis quística. Pediatr Pulmonol 44: 547–558. https://doi.org/10.1002/ppul.21011

Kolpen M et al (2009) Los leucocitos polimorfonucleares consumen oxígeno en el esputo de crónicas Pseudomonas aeruginosa neumonía en fibrosis quística. Tórax. https://doi.org/10.1136/thx.2009.114512

McKeon DJ, Cadwallader KA, Idris S, Cowburn AS, Pasteur MC, Barker H, Haworth CS, Bilton D, Chilvers ER, Condliffe AM (2010) Los neutrófilos de fibrosis quística tienen una generación de especies de oxígeno reactivo intrínseco normal. Eur Respir J 35: 1264–1272. https://doi.org/10.1183/09031936.00089709

Volk APD, Barber BM, Goss KL, Ruff JG, Heise CK, Hook JS, Moreland JG (2011) Priming of neutrophils and differentiated PLB-985 cells by pathophysiological concentrations of TNF-α: is partially oxygen dependent. J Innate Immun 3:298–314. https://doi.org/10.1159/000321439

Alhede M, Bjarnsholt T, Jensen PO, Phipps RK, Moser C, Christophersen L, Christensen LD, van Gennip M, Parsek M, Hoiby N, Rasmussen TB, Givskov M (2009) Pseudomonas aeruginosa recognizes and responds aggressively to the presence of polymorphonuclear leukocytes. Microbiology 155:3500–3508. https://doi.org/10.1099/mic.0.031443-0

Stewart PS, William Costerton J (2001) Antibiotic resistance of bacteria in biofilms. The Lancet 358:135–138. https://doi.org/10.1016/S0140-6736(01)05321-1

de Beer D, Stoodley P, Roe F, Lewandowski Z (1994) Effects of biofilm structures on oxygen distribution and mass transport. Biotechnol Bioeng 43:1131–1138. https://doi.org/10.1002/bit.260431118

Bjarnsholt T (2013) The role of bacterial biofilms in chronic infections. APMIS 121:1–58. https://doi.org/10.1111/apm.12099

Nadell CD, Xavier JB, Foster KR (2009) Thesociobiology of biofilms. FEMS Microbiol Rev 33:206–224. https://doi.org/10.1111/j.1574-6976.2008.00150.x

Camargo LFA, Marra AR, Büchele GL, Sogayar AMC, Cal RGR, de Sousa JMA, Silva E, Knobel E, Edmond MB (2009) Double-lumen central venous catheters impregnated with chlorhexidine and silver sulfadiazine to prevent catheter colonisation in the intensive care unit setting: a prospective randomised study. J Hosp Infect 72:227–233. https://doi.org/10.1016/j.jhin.2009.03.018

Bayston R, Fisher LE, Weber K (2009) An antimicrobial modified silicone peritoneal catheter with activity against both Gram positive and Gram negative bacteria. Biomaterials 30:3167–3173. https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2009.02.028

Bordi C, de Bentzmann S (2011) Hacking into bacterial biofilms: a new therapeutic challenge. Ann Intensive Care 1:19. https://doi.org/10.1186/2110-5820-1-19

Hasan J, Crawford RJ, Ivanova EP (2013) Antibacterial surfaces: the quest for a new generation of biomaterials. Trends Biotechnolt 31:295–304. https://doi.org/10.1016/j.tibtech.2013.01.017

Roosjen A, van der Mei HC, Busscher HJ, Norde W (2004) Microbial adhesion to poly(ethylene oxide) brushes: influence of polymer chain length and temperature. Langmuir 20:10949–10955. https://doi.org/10.1021/la048469l

Sousa C, Henriques M, Oliveira R (2011) Mini-review: antimicrobial central venous catheters–recent advances and strategies. Biofouling 27(6):609–620. https://doi.org/10.1080/08927014.2011.593261

Sun L, Zhang C, Li P (2012) Characterization, antibiofilm, and mechanism of action of novel PEG-stabilized lipid nanoparticles loaded with terpinen-4-ol. J Agric Food Chem 60:6150–6156. https://doi.org/10.1021/jf3010405

Webster T, Taylor J (2011) Reducing infections through nanotechnology and nanoparticles. Int J Nanomed. https://doi.org/10.2147/ijn.s22021

Suci PA, Berglund DL, Liepold L, Brumfield S, Pitts B, Davison W, Oltrogge L, Hoyt KO, Codd S, Stewart PS, Young M, Douglas T (2007) High-density targeting of a viral multifunctional nanoplatform to a pathogenic, biofilm-forming bacterium. Chem Biol 14:387–398. https://doi.org/10.1016/j.chembiol.2007.02.006

Morones JR, Elechiguerra JL, Camacho A, Holt K, Kouri JB, Ramírez JT, Yacaman MJ (2005) The bactericidal effect of silver nanoparticles. Nanotechnology 16:2346

Pal S, Tak YK, Song JM (2007) Does the antibacterial activity of silver nanoparticles depend on the shape of the nanoparticle? A study of the gram-negative bacterium Escherichia coli. Appl Environ Microbiol 73:1712–1720. https://doi.org/10.1128/AEM.02218-06

El Badawy AM, Silva RG, Morris B, Scheckel KG, Suidan MT, Tolaymat TM (2011) Surface charge-dependent toxicity of silver nanoparticles. Environ Sci Technol 45:283–287. https://doi.org/10.1021/es1034188

Lemire JA, Harrison JJ, Turner RJ (2013) Antimicrobial activity of metals: mechanisms, molecular targets and applications. Nat Rev Microbiol 11:371

Beyth N, Houri-Haddad Y, Domb A, Khan W, Hazan R (2015) Alternative antimicrobial approach: nano-antimicrobial materials. Evid Based Complement Altern Med 2015:1–16. https://doi.org/10.1155/2015/246012

Jones N, Ray B, Ranjit KT, Manna AC (2008) Antibacterial activity of ZnO nanoparticle suspensions on a broad spectrum of microorganisms. FEMS Microbiol Lett 279:71–76. https://doi.org/10.1111/j.1574-6968.2007.01012.x

Baker C, Pradhan A, Pakstis L, Pochan D, Shah SI (2005) Synthesis and antibacterial properties of silver nanoparticles. JNN 5:244–249. https://doi.org/10.1166/jnn.2005.034

Ellis JR (2007) The many roles of silver in infection prevention. Am J Infect Control 35:E26. https://doi.org/10.1016/j.ajic.2007.04.017

Ansari M, Khan H, Khan A, Cameotra S, Alzohairy M (2015) Anti-biofilm efficacy of silver nanoparticles against MRSA and MRSE isolated from wounds in a tertiary care hospital. Indian J Med Microbiol 33:101. https://doi.org/10.4103/0255-0857.148402

Ahmed B, Hashmi A, Khan MS, Musarrat J (2018) ROS mediated destruction of cell membrane, growth and biofilms of human bacterial pathogens by stable metallic AgNPs functionalized from bell pepper extract and quercetin. Microb Pathog 111:375–387. https://doi.org/10.1016/j.micpath.2017.09.019

Ali K, Ahmed B, Dwivedi S, Saquib Q, Al-Khedhairy AA, Musarrat A (2015) Microwave accelerated green synthesis of stable silver nanoparticles with Eucalyptus globulus leaf extract and their antibacterial and antibiofilm activity on clinical isolates. J PLoS ONE 110(7):e0131178. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0131178

Lee J-H, Kim Y-G, Cho MH, Lee J (2014) ZnO nanoparticles inhibit Pseudomonas aeruginosa biofilm formation and virulence factor production. Res Microbiol 169:888–896. https://doi.org/10.1016/j.micres.2014.05.005

Dhillon GS, Kaur S, Brar SK (2014) Facile fabrication and characterization of chitosan-based zinc oxide nanoparticles and evaluation of their antimicrobial and antibiofilm activity. Int Nano Lett. https://doi.org/10.1007/s40089-014-0107-6

Abdulkareem EH, Memarzadeh K, Allaker RP et al (2015) Anti-biofilm activity of zinc oxide and hydroxyapatite nanoparticles as dental implant coating materials. J Dent 43:1462–1469. https://doi.org/10.1016/j.jdent.2015.10.010

Applerot G, Lellouche J, Perkas N, Nitzan Y, Gedanken A, Banin E (2012) ZnO nanoparticle-coated surfaces inhibit bacterial biofilm formation and increase antibiotic susceptibility. RSC Adv 2:2314–2321

Al-Shabib NA, Husain FM, Hassan I et al (2018) Biofabrication of zinc oxide nanoparticle from Ochradenusbaccatus leaves: broad-spectrum antibiofilm activity, protein binding studies, and in vivo toxicity and stress studies. J Nanomater 2018:1–14. https://doi.org/10.1155/2018/8612158

Roudbar Mohammadi S, Mohammadi P, Hosseinkhani S, Shipour R (2013) Antifungal activity of TiO2 nanoparticles and EDTA on Candida albicans biofilms. Infect Epidemiol Med 1:33–38

Ohko Y, Nagao Y, Okano K, Sugiura N, Fukuda A, Yang Y, Negishi N, Takeuchi M, Hanada S (2009) Prevention of Phormidium tenue biofilm formation by TiO2 photocatalysis. Microbes Environ 24:241–245. https://doi.org/10.1264/jsme2.ME09106

Khan ST, Ahmad J, Ahamed M et al (2016) Zinc oxide and titanium dioxide nanoparticles induce oxidative stress, inhibit growth, and attenuate biofilm formation activity of Streptococcus mitis. JBIC 21:295–303. https://doi.org/10.1007/s00775-016-1339-x

Ren G, Hu D, Cheng EWC, Vargas-Reus MA, Reip P, Allaker RP (2009) Characterisation of copper oxide nanoparticles for antimicrobial applications. Int J Antimicrob Agents 33:587–590. https://doi.org/10.1016/j.ijantimicag.2008.12.004

Eshed M, Lellouche J, Matalon S, Gedanken A, Banin E (2012) Sonochemical coatings of ZnO and CuO nanoparticles inhibit Streptococcus mutans biofilm formation on teeth model. Langmuir 28:12288–12295. https://doi.org/10.1021/la301432a

LewisOscar F, MubarakAli D, Nithya C et al (2015) One pot synthesis and anti-biofilm potential of copper nanoparticles (CuNPs) against clinical strains of Pseudomonas aeruginosa. Biofouling 31:379–391. https://doi.org/10.1080/08927014.2015.1048686

Agarwala M, Choudhury B, Yadav RNS (2014) Comparative study of antibiofilm activity of copper oxide and iron oxide nanoparticles against multidrug resistant biofilm forming uropathogens. Indian J Microbiol 54:365–368. https://doi.org/10.1007/s12088-014-0462-z

Eshed M, Lellouche J, Gedanken A, Banin E (2014) A Zn-doped CuO nanocomposite shows enhanced antibiofilm and antibacterial activities against Streptococcus mutans compared to nanosized CuO. Adv Funct Mater 24:1382–1390. https://doi.org/10.1002/adfm.201302425

Singh A, Ahmed A, Prasad KN, Khanduja S, Singh SK, Srivastava JK, Gajbhiye NS (2015) Antibiofilm and membrane-damaging potential of cuprous oxide nanoparticles against Staphylococcus aureus with reduced susceptibility to vancomycin. Antimicrob Agents Chemother 59:6882–6890. https://doi.org/10.1128/AAC.01440-15

Yu Q, Li J, Zhang Y, Wang Y, Liu L, Li M (2016) Inhibition of gold nanoparticles (AuNPs) on pathogenic biofilm formation and invasion to host cells. Sci Rep 6:26667

Chen W-Y, Lin J-Y, Chen W-J, Luo L, Wei-Guang Diau E, Chen Y-C (2010) Functional gold nanoclusters as antimicrobial agents for antibiotic-resistant bacteria. Nanomedicine 5:755–764. https://doi.org/10.2217/nnm.10.43

deAlteriis E, Maselli V, Falanga A et al (2018) Efficiency of gold nanoparticles coated with the antimicrobial peptide indolicidin against biofilm formation and development of Candida spp. aislados clínicos. Infect Drug Resist 11:915–925. https://doi.org/10.2147/IDR.S164262

Vinoj G, Pati R, Sonawane A, Vaseeharan B (2015) In vitro cytotoxic effects of gold nanoparticles coated with functional acyl homoserine lactone lactonase protein from Bacillus licheniformis and their antibiofilm activity against Proteo especies. Antimicrob Agents Chemother 59:763–771. https://doi.org/10.1128/AAC.03047-14

Manju S, Malaikozhundan B, Vijayakumar S, Shanthi S, Jaishabanu A, Ekambaram P, Vaseeharan B (2016) Antibacterial, antibiofilm and cytotoxic effects of Nigella sativa essential oil coated gold nanoparticles. Microb Pathog 91:129–135. https://doi.org/10.1016/j.micpath.2015.11.021

Gopinath K, Kumaraguru S, Bhakyaraj K, Mohan S, Venkatesh KS, Esakkirajan M, Kaleeswarran P, Alharbi NS, Kadaikunnan S, Govindarajan M, Benelli G, Arumugam A (2016) Green synthesis of silver, gold and silver/gold bimetallic nanoparticles using the Gloriosa superba leaf extract and their antibacterial and antibiofilm activities. Microb Pathog 101:1–11. https://doi.org/10.1016/j.micpath.2016.10.011

Haghighi F, Mohammadi SR, Mohammadi P, Hosseinkhani S, Shidpour R (2013) Antifungal Activity of TiO2 nanoparticles and EDTA on Candida albicans Biofilms. Infect Epidemiol Med 1:33–38

Kang S, Mauter MS, Elimelech M (2009) Microbial cytotoxicity of carbon-based nanomaterials: implications for river water and wastewater effluent. Environ Sci Technol 43:2648–2653. https://doi.org/10.1021/es8031506

Lichter JA, Rubner MF (2009) Polyelectrolyte multilayers with intrinsic antimicrobial functionality: the importance of mobile polycations. Langmuir 25:7686–7694. https://doi.org/10.1021/la900349c

Nevius BA, Chen YP, Ferry JL, Decho AW (2012) Surface-functionalization effects on uptake of fluorescent polystyrene nanoparticles by model biofilms. Ecotoxicology 21:2205–2213. https://doi.org/10.1007/s10646-012-0975-3

Lee ALZ, Ng VWL, Wang W, Hedrick JL, Yang YY (2013) Block copolymer mixtures as antimicrobial hydrogels for biofilm eradication. Biomaterials 34:10278–10286. https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2013.09.029

Tamilvanan S, Venkateshan N, Ludwig A (2008) The potential of lipid- and polymer-based drug delivery carriers for eradicating biofilm consortia on device-related nosocomial infections. J Control Release 128:2–22. https://doi.org/10.1016/j.jconrel.2008.01.006

DiTizio V, Ferguson GW, Mittelman MW, Khoury AE, Bruce AW, Di Cosmo F (1998) A liposomal hydrogel for the prevention of bacterial adhesion to catheters. Biomaterials 19:1877–1884. https://doi.org/10.1016/S0142-9612(98)00096-9

Al-Adham ISI, Al-Hmoud ND, Khalil E, Kierans M, Collier PJ (2003) Microemulsions are highly effective anti-biofilm agents. Lett Appl Microbiol 36:97–100. https://doi.org/10.1046/j.1472-765X.2003.01266.x

Al-Adham ISI, Ashour H, Al-Kaissi E, Khalil E, Kierans M, Collier PJ (2013) Studies on the kinetics of killing and the proposed mechanism of action of microemulsions against fungi. Int J Pharm 454:226–232. https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2013.06.049

Ramalingam K, Frohlich NC, Lee VA (2013) Effect of nanoemulsion on dental unit waterline biofilm. J Dent 8:333–336. https://doi.org/10.1016/j.jds.2013.02.035

Janiszewska J, Swieton J, Lipkowski AW, Urbanczyk-Lipkowska Z (2003) Low molecular mass peptide dendrimers that express antimicrobial properties. Bioorg Med Chem Lett 13:3711–3713. https://doi.org/10.1016/j.bmcl.2003.08.009

Johansson EMV, Crusz SA, Kolomiets E, Buts L, Kadam RU, Cacciarini M, Bartels K-M, Diggle SP, Cámara M, Williams P, Loris R, Nativi C, Rosenau F, Jaeger K-E, Darbre T, Reymond J-L (2008) Inhibition and dispersion of Pseudomonas aeruginosa biofilms by glycopeptide dendrimers targeting the fucose-specific lectin LecB. Chem Biol 15:1249–1257. https://doi.org/10.1016/j.chembiol.2008.10.009

Lucky SS, Soo KC, Zhang Y (2015) Nanoparticles in photodynamic therapy. Chem Rev 115:1990–2042. https://doi.org/10.1021/cr5004198


The Role of Bacterial Biofilms in Ocular Infections

There is increasing evidence that bacterial biofilms play a role in a variety of ocular infections. Bacterial growth is characterized as a biofilm when bacteria attach to a surface and/or to each other. This is distinguished from a planktonic or free-living mode of bacterial growth where these interactions are not present. Biofilm formation is a genetically controlled process in the life cycle of bacteria resulting in numerous changes in the cellular physiology of the organism, often including increased antibiotic resistance compared to growth under planktonic conditions. The presence of bacterial biofilms has been demonstrated on many medical devices including intravenous catheters, as well as materials relevant to the eye such as contact lenses, scleral buckles, suture material, and intraocular lenses. Many ocular infections often occur when such prosthetic devices come in contact with or are implanted in the eye. For instance, 56% of corneal ulcers in the United States are associated with contact lens wear. Bacterial biofilms may participate in ocular infections by allowing bacteria to persist on abiotic surfaces that come in contact with, or are implanted in the eye, and by direct biofilm formation on the biotic surfaces of the eye. An understanding of the role of bacterial biofilm formation in ocular infections may aid in the development of future antimicrobial strategies in ophthalmology. We review the current literature and concepts relating to biofilm formation and infections of the eye.


Biofilm formation

Biofilm formation begins when free-floating microorganisms such as bacteria come in contact with an appropriate surface and begin to put down roots, so to speak. This first step of attachment occurs when the microorganisms produce a gooey substance known as an extracellular polymeric substance (EPS), according to the Center for Biofilm Engineering at Montana State University. An EPS is a network of sugars, proteins and nucleic acids (such as DNA). It enables the microorganisms in a biofilm to stick together.

Attachment is followed by a period of growth. Further layers of microorganisms and EPS build upon the first layers. Ultimately, they create a bulbous and complex 3D structure, according to the Center for Biofilm Engineering. Water channels crisscross biofilms and allow for the exchange of nutrients and waste products, according to the article in Microbe.

Multiple environmental conditions help determine the extent to which a biofilm grows. These factors also determine whether it is made of only a few layers of cells or significantly more. "It really depends on the biofilm," said Robin Gerlach, a professor in the department of chemical and biological engineering at Montana State University-Bozeman. For instance, microorganisms that produce a large amount of EPS can grow into fairly thick biofilms even if they do not have access to a lot of nutrients, he said. On the other hand, for microorganisms that depend on oxygen, the amount available can limit how much they can grow. Another environmental factor is the concept of "shear stress." "If you have a very high flow [of water] across a biofilm, like in a creek, the biofilm is usually fairly thin. If you have a biofilm in slow flowing water, like in a pond, it can become very thick," Gerlach explained.

Finally, the cells within a biofilm can leave the fold and establish themselves on a new surface. Either a clump of cells breaks away, or individual cells burst out of the biofilm and seek out a new home. This latter process is known as "seeding dispersal," according to the Center for Biofilm Engineering.


Notas al pie

For reprint orders, please contact: [email protected]

Financial & competing interests disclosure

This work was supported by a grant from the National Institutes of Health, National Institute of Allergy and Infectious Disease P01 AI083211. Los autores no tienen otras afiliaciones relevantes o participación financiera con ninguna organización o entidad con un interés financiero o conflicto financiero con el tema o los materiales discutidos en el manuscrito, aparte de los divulgados.