biofilms






















Capítulo 1





Descripción de biofilms, desarrollo e

importancia de su estudio. Impacto de las técnicas de micro- nanofabricación en sistemas biológicos.








1.1. Introducción.


Uno de los mayores avances en microbiología que se ha realizado en los últimos

50 años ha sido, sin lugar a dudas, el conocimiento del crecimiento y el desarrollo de microorganismos sobrediferentes superficies formando biopelículas o biofilms.
Vale la pena recordar que las bacterias pueden existir en la naturaleza bajo dos formas o estados:
a) bacterias planctónicas, de libre flotación y suspendidas en el fluído,


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b) bacterias sésiles (formadoras de biofilm), creciendo en colonias de microorganismos adheridas a superficies sólidas.
Se ha reportado que el 99%de todas las células bacterianas existen en calidad de biofilms, y tan sólo 1% vive en estado planctónico (1-3). Este singular comportamiento tiene profundas consecuencias en el modo de analizar la supervivencia de las células procariotas tanto en ambientes naturales o industriales como en el organismo humano.
En un principio, el estudio de los biofilms estuvo ligado al ensuciamientobiológico o biofouling que causaba problemas en la industria (4) definiéndose a los biofilms o biopelículas como una comunidad de bacterias adheridas a una superficie sólida e inmersa en un medio líquido (5-6). Estudios posteriores, con técnicas más avanzadas permitieron a Donlan (7) en 2002 efectuar una descripción ampliamente aceptada de un biofilm, estableciendo que es “una comunidadmicrobiana sésil, caracterizada por células que están adheridas irreversiblemente a un sustrato o interfase, o unas con otras, encerradas en una matriz de sustancias poliméricas extracelulares que ellas han producido, y que exhiben un fenotipo alterado en relación con la tasa de crecimiento y trascripción génica”.
Resulta interesante que, a pesar de que los biofilms pueden estar formados por una omás especies de diferentes géneros, los mismos presentan similitudes en relación a las características estructurales y al comportamiento resultante. Por ejemplo, el tipo de estructuras observada para las microcolonias de biofilms maduros es, sorprendentemente, similar para comunidades de una o más especies que crecen en diferentes tipos de hábitats (8-10).



1.2. Importancia de su estudio.


Laadhesión microbiana a superficies y posteriormente el desarrollo del biofilm han sido reportados en gran variedad ambientes. Las biopelículas constituyen un modo protegido de crecimiento y desarrollo que permite a los microorganismos sobrevivir en ambiente hostiles, siendo su comportamiento y fisiología significativamente diferentes de aquellos microorganismos que crecen en medio líquido.Actualmente, la combinación de técnicas de observación tridimensionales de alta resolución, colorantes moleculares específicos fluorescentes y los equipos necesarios para el cultivo de biofilms han demostrado que las biopelículas no son simplemente agregados pasivos de células que están adheridos a una superficie, sino que son sistemas biológicos



complejos desde el punto de vista estructural ydinámico. La importancia de estas estructuras microbianas complejas reside en la existencia de un nivel de diferenciación que requiere un sofisticado sistema de señales célula-célula y un grado de especialización celular. El proceso de desarrollo del biofilm es único en biología debido a que involucra la actividad coordinada de varios genomas de procariotas relativamente pequeños, en comparación con losgrandes genomas eucarióticos, para generar una comunidad funcional multicelular. Esta noción modifica el conocimiento que se tenía de las bacterias debido a que las células individuales que se han estudiado en cultivos planctónicos en realidad son miembros de una comunidad multicelular cuya complejidad y sofisticación recién ha sido apreciada en las últimas décadas (11).
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