Observan en vivo el crecimiento de biopelículas microbianas, lo que puede explicar mejor por qué estas causan enfermedades

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Una biopelícula o biofilm es una comunidad de microbios que se organiza sobre una superficie viva o inerte adquiriendo características nuevas que no tenían los organismos individuales. Una de estas características es que la comunidad se rodea de una matriz adhesiva protectora formada normalmente por exopolisacáridos surcados por canales por donde circulan nutrientes, enzimas, agua y residuos.

Son biopelículas las placas dentales, algunos manchas de suciedad que se forman en las bañeras que no se limpian bien o la pátina resbaladiza que se forma en la superficie de las piedras del río. Dentro de un ser humano la formación de biopelículas puede causar enfermedades crónicas como la fibrosis quística en los pulmones.

La vida dentro del biofilm es compleja; sus individuos se comunicación mediante señales químicas. En realidad, todo es química dentro de la biopelícula y por eso la química puede explicar por qué y cómo se asocian sus individuos.

Hasta ahora las biopelículas se estudiaban congeladas o desecadas. Pero un equipo de investigadores ha conseguido estudiarlas en estado nativo (aunque en vacío) y obtener imágenes bidimensionales químicas de su superficie que les han permitido observar, entre otras cosa, cómo se unen los microbios unos a otros y el crecimiento del biofilm a nivel molecular. En particular, han identificado un conjunto de ácidos grasos del biofilm.

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imagePara ello han cultivado una biopelícula dentro de un reactor de microfluidos, que es un dispositivo que permite estudiar sistemas de fluidos en micro y mesoescala. Hay que tener en cuenta que los fluidos en escalas pequeñas se comportan de forma muy distinta a como lo hacen en escalas grandes. En el mundo microscópico la tensión superficial tiene un comportamiento muy diferente y asimismo la disipación de la energía. El fluido en los microcanales es muy laminar, sin turbulencias (número de Reynolds muy bajo) lo que implica que la mezcla de fluidos se debe solo a la difusión. Además, las relaciones superficie/volumen son muy altas, lo que acelera las reacciones químicas en los microfluidos.

El estudio químico lo hicieron mediante una sonda especial que conecta el reactor de microfluidos a un espectrómetro de masas de tiempo de vuelo de iones secundarios (ToF-SIMS, en sus siglas en inglés). La biopelícula se bombardea con iones y se dettan los iones secundarios que se producen, los cuales arrojan información sobre la composición química del material que se estudia.

El trabajo de investigación está publicado en la revista Analyst.

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