Influencia de la topografía del sustrato en la formación de biofilms bacterianos.

Institución otorgante:

Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

Fecha:

2020-03-26

Tipo de documento: 

info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
 

Formato:

application/pdf

Idioma:

spa

Descripción:

Los biofilms son comunidades complejas de microorganismos que viven embebidos en una matriz polimérica. Ésta les provee resistencia frente a numerosas condiciones de estrés, les proporciona un ambiente estable y facilita la obtención de nutrientes. Las ventajas emergentes frente a la vida de forma libre, dificultan su eliminación y por ende, representan un problema tanto en la industriacomo en el área de la salud. Diversos estudios resaltan a la topografía de la superficie como una propiedad relevante en la adhesión bacteriana. Sin embargo, otros factores físico-químicos como la hidrofobicidad, carga o composición química también afectan la adhesión de las bacterias de manera menos clara, lo que conlleva a resultados experimentales conflictivos y a la dificultad de precisar el efecto de la topografía. El objetivo principal de esta Tesis fue variar sistemáticamente la topografía de la superficie de manera controlada para determinar la influencia de ésta en las distintas etapas de formación de biofilms. Con este fin, se elaboraron superficies micro-nano estructuradas con surcos controlados usando el método de oxidación a través de plasma de elastómeros de polidimetilsiloxano bajo estiramiento uniaxial. Se lograron superficies con topografía sinusoidal con λ en el rango de 0,4-5 μm, las cuales se caracterizaron según el tamaño de las ondas, la dureza y el ángulo de contacto. Posteriormente, se estudió la adhesión bacteriana sobre estas superficies utilizando Pseudomonas protegens Pf-5 y Bacillus subtilis 168 como bacterias modelos de bacterias Gram negativas y Gram positivas, respectivamente. A tiempos cortos para ambas especies, se observa un menor porcentaje de cubrimiento en los sustratos con ondas de 0,4 μm respecto a las superficies lisas. Sin embargo, luego de 3 horas aumenta significativamente la adhesión de P. protegens a esta superficie a diferencia de lo que ocurre con B. subtilis, donde se mantiene el efecto de inhibición respecto a la superficie Lisa Tratada con plasma. También, se estimó la viabilidad celular de las bacterias adheridas mediante una tinción con un kit de fluorescencia. Los resultados de este ensayo sugieren que en los tiempos estudiados, los sustratos con ondas de 0,4 μm podrían comprometer la envoltura celular de P. protegens pero no la de B. subtilis. Además, se determinaron las fuerzas de adhesión mediante espectroscopía de fuerza utilizando un microscopio de fuerza atómica (AFM) con el fin de evaluar si las variaciones en el porcentaje de cubrimiento se deben a diferencias en la magnitud de las fuerzas de adhesión bacteria-sustrato. Curiosamente, las fuerzas entre las bacterias y el PDMS No Tratado (hidrofóbico) fueron notablemente más grandes que aquellas que actúan entre el PDMS Liso Tratado con plasma (hidrofílico) o con las superficies estructuradas. Por lo tanto, mayores fuerzas de adhesión bacteria-sustrato no necesariamente favorecerían la colonización bacteriana siendo la topografía un factor clave en las primeras etapas de desarrollo de biofilms. A su vez, se cultivaron biofilms maduros mediante sistemas de crecimiento dinámico. Tras distintos tiempos de crecimiento, se visualizaron los biofilms mediante AFM en condiciones fisiológicas. Posteriormente, se comparó el módulo de elasticidad de los biofilms desarrollados sobre los diferentes sustratos. Los resultados preliminares muestran un aumento en la rigidez de los biofilms formados sobre las superficies estructuradas en comparación con aquellos que crecieron sobre los sustratos lisos. En conjunto, estos resultados ayudan a comprender cómo la topografía del sustrato influye en los distintos estadios de formación de biofilms de dos bacterias modelo.

Identificador:

https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n6818_Colonnella