Образование микроорганизмами колоний на различных поверхностях способствует формированию биопленок, устойчивых к известным дезинфицирующим средствам. В медицинской практике данное явление приводит к распространению инфекционных заболеваний. Кроме того, бактериальные биопленки также являются причиной повреждения оборудования, загрязнения продуктов и потерь энергии. На борьбу с этими явлениями ежегодно тратятся миллиарды долларов. На сегодняшний день обычные стратегии очистки и дезинфекции поверхностей недостаточно эффективны по отношению к биопленкам в связи с их специфической физиологией и физическими барьерами, обусловленными синтезом экзополисахаридов и других полимеров [1, 2]. Ранее [3] было установлено, что микробные поверхностно-активные вещества (ПАВ) Acinetobacter calcoaceticus ИМВ В-7241, синтезированные на традиционных субстратах (этанол, гексадекан, очищенный глицерин), способны не только предупреждать адгезию микроорганизмов на абиотических и биотических поверхностях, но и разрушать уже сформированные на них биопленки. Позже [4] было показано, что штамм ИМВ В-7241 синтезирует поверхностно-активные вещества на отходах производства биодизеля (технический глицерин).
Цель исследования. Изучить способность ПАВ штамма ИМВ В-7241, синтезированных на техническом глицерине, разрушать бактериальные биопленки.
Материалы и методы. Культивирование A. calcoaceticus ИМВ В-7241 осуществляли в жидкой минеральной среде, содержащей в качестве источника углерода и энергии технический глицерин (5% по объему). Для исследований использовали следующие препараты: препарат 1 - супернатант культуральной жидкости; препарат 2 - раствор ПАВ, выделенных экстракцией смесью Фолча (хлороформ и метанол, 2:1) с добавлением 1 Н раствора хлоридной кислоты, из супернатанта культуральной жидкости (препарата 1). В качестве тест-культур использовали бактерии Bacillus subtilis БТ-2 и Staphylococcus aureus БМС-1 из коллекции живых культур кафедры биотехнологии и микробиологии Национального университета пищевых технологий. Степень разрушения биопленок тест-культур, предварительно сформированных в ячейках полистирольного иммунологического планшета, определяли спектрофотометрическим методом как описано в работе [3].
Результаты и обсуждения. В табл. 1 представлены данные по способности ПАВ A. calcoaceticus ИМВ В-7241, синтезированных на техническом глицерине, разрушать биопленки B. subtilis БТ- 2 и S. aureus БМС-1.
Таблица 1 - Степень деструкции биопленок B. subtilis БТ-2 и S. aureus БМС-1 в присутствии ПАВ A. calcoaceticus ИМВ В-7241
|
Тест-культура |
Препараты |
Деструкция (%) биопленки после обработки Г |
АВ, мкг/мл |
||||||
|
7 |
14 |
27 |
54 |
108 |
217 |
433 |
866 |
||
|
Bacillus subtilis |
супернатант |
21 |
27 |
30 |
32 |
36 |
38 |
43 |
66 |
|
БТ-2 |
раствор ПАВ |
Н.о. |
29 |
43 |
46 |
48 |
51 |
52 |
55 |
|
Staphylococcus |
супернатант |
26 |
31 |
37 |
49 |
46 |
60 |
70 |
63 |
|
aureus БМС-1 |
раствор ПАВ |
21 |
30 |
32 |
48 |
50 |
71 |
56 |
62 |
Н.о. - не определяли.
Установлено, что деструкция биопленок обеих тест-культур увеличивалась с повышением концентрации ПАВ и практически не зависела от степени очистки препаратов (супернатант, раствор ПАВ). В присутствии ПАВ (7-866 мкг/мл) наблюдали разрушение биопленки B. subtilis БТ-2 на 20-66 %, а S. aureus БМС-1 - на 20-71 %. Отметим, что степень деструкции бактериальных биопленок после обработки препаратами ПАВ, синтезированными на отходах производства биодизеля, сравнима с таковой в присутствии ПАВ, полученных на очищенном глицерине [3].
Выводы. Установленная способность поверхностно-активных веществ A. calcoaceticus ИМВ В- 7241, синтезированных техническом глицерине, разрушать ранее сформированные бактериальные биопленки свидетельствует о возможности использования микробных ПАВ для создания новых эффективных дезинфицирующих средств. Использование технического глицерина для получения ПАВ позволяет решить ряд актуальных проблем: повысить рентабельность производства биодизеля за счет утилизации побочного продукта; снизить себестоимость ПАВ; утилизировать токсичные отходы; получить ПАВ, которые по способности разрушать биопленки не уступают препаратам, полученным на традиционных субстратах.
Список литературы
- Yang L, Liu Y, Wu H. et al. Combating biofilms // FEMS Immunol. Med. Microbiol., 2012, V. 65, № 2, P. 146157.
- Gomes М., Nitschke М. Evaluation of rhamnolipid and surfactin to reduce the adhesion and remove biofilms of individual and mixed cultures of food pathogenic bacteria // Food Control., 2012, V. 25, P. 441-447.
- Луцай Д.А., Савенко И.В. Разрушение биопленки в присутствии поверхностно-активных веществ Acinetobacter calcoaceticus ИМВ В-7241 // International Student's Journal of Medicine., 2016, Special Issue., С. 494-495.
- Pirog T., Shulyakova M., Sofilkanych A., Shevchuk. T., Maschenko O. Biosurfactant synthesis by Rhodococcus erythropolis IMv Ас -5017, Acinetobacter calcoaceticus IMv В-7241, Nocardia vaccinii IMv В-7405 on byproduct of biodiesel product // Food and Bioproducts Processing., 2015, V. 93, № 1, P. 11-18