BAKTERİYAL BİYOFİLM OLUŞUMU

Abstract

Biyofilm birlikte yaşayan ve birbirleriyle haberleşen bakterilerin oluşturduğu bir organizasyondur. Biyofilm bakterileri, antibiyotik, dezenfektan, ağır metal gibi olumsuz koşullara dirençlidirler ve böylelikle hastalık oluşturma riskleri de daha fazladır. Çalışmamızda APİ kitine göre Metisiline Duyarlı S. aureus olduğu tespit edilen MSSA10 ve MSSA20 suşlarının biyofilm oluşum şartları araştırılmıştır. Ayrıca oluşan biyofilmin antibiyotik penetrasyonu inhibisyon etkisi ve bakteriyel EPS’nin antibiyofilm aktivitesi incelenmiştir. Saflaştırılan EPS’nin XRD, TGA, SEM ve SAXS analizleri yapılarak suşların oluşturduğu biyofilm ve EPS yapısı hakkında bilgi edinilmeye çalışılmıştır. Bakteriyal biyofilm oluşumunda en iyi şartların tespitinde pH (6.0, 7.0, 8.0, 9.0 ve 10.0), sıcaklık (37 °C ve 42 °C), karbon kaynakları (fruktoz, glikoz, mannitol ve sukroz) ve tuz konsantrasyonları (0.2-8 mg/L) araştırılmıştır. Her iki bakteri için de besiortamının alkali (pH=8) ve sıcaklığın 37 °C olması biyofilm oluşumunu önemli derecede hızlandırmıştır. MSSA 10 için karbon kaynağı ve tuz ilavesi biyofilm üretimini olumlu yönde etkilerken, MSSA 20’nin biyofilm oluşturmasını olumsuz etkilemiştir. En iyi şartlarda üretilen biyofilmin patojen bakterilere antibiyotik penetrasyonunu engellediği ve biyofilm konsantrasyonu arttıkça inhibisyon yüzdesinin de arttığı tespit edilmiştir. XRD analizine göre, EPS’nin yapısının karbonhidrat (kitosan) ve proteinden oluştuğu tespit edilirken, TGA analizi ile zayıf kristal yapıda olduğu belirlenmiştir. SAXS analizleri sonucunda EPS’nin iki tabakalı kompakt bir yapıda olduğu ve hücrelerin EPS içerisine gömülü olduğu bulunmuştur. SEM analizinde hücrelerin EPS matriksi yüzeyinde topluluklar halinde veya tek hücreler şeklinde olduğu görülmüştür. EPS matriksi yoğun tabaka halinde veya iplikler şeklindedir ve hücreleri birbirlerine bağlamışlardır. Ayrıca sunulan bu tezde, saf EPS’nin antibiyoflm etkisi de incelenmiştir. Her iki suşun EPS’si de en iyi E. coli ATCC 11230 suşunun biyofilm oluşumunu engellemiştir. Genel olarak, MSSA 10’un EPS’si MSSA 20’ye kıyasla daha iyi antibiyofilm etkiye sahiptir. Biofilm is an organization formed by bacteria living together and communicating with each other. Biofilm bacteria are resistant environmental conditions such as heavy metals, antibiotics, disinfectants and so are more at risk of causing disease. In our study, the biofilm forming conditions of MSSA10 and MSSA20 identified as Methicillin-sensitive S. aureus determined according to APi kits were investigated. The effect of the antibiotic penetration inhibition of biofilm and antibiofilm activity of EPS was also examined. The analysis of pure EPS was performed XRD, TGA, SEM and SAXS analyzes were performed to obtain information about the structure of the biofilm and EPS. To determining of the best conditions of biofilm forming, pH (6.0, 7.0, 8.0, 9.0 and 10.0), temperature (37 °C and 42 °C), carbon sources (fructose, glucose, mannitol and sucrose) and salt concentrations (from 0.2-8 mg/L) were investigated. Alkaline medium (pH=8) and temperature of 37 °C increased significantly the formation of biofilm in strains. While the biofilm forming of MSSA10 increased to addition carbon source and salt, the biofilm forming of MSSA20 inhibited. It was determined that the bacterial biofilms of two strains formed under optimal conditions inhibited antibiotic penetration against pathogen bacteria and also the increasing biofilm concentration increased inhibition rate. According to XRD analysis, it was identified that the carbonhydrate and (chitosan) and protein were found in the structure of EPS and it was a weak crystal structure with TGA analysis. As a result of SAXS analysis, the bacterial EPS is an bilayer and the compact structure, and it was found that the cells embedded in EPS. SEM investigations of EPS show that MSSA10 and 20 cells are found both single and dense clusters within the polymeric carbohydrate matrix. The cells connected each other’s with thin EPS fibers or filaments. EPS matrix was shown as mostly condensed lamellas and rarely rolled layers. In present thesis, the antibiofilm effect of pure EPS was also investigated against pathogen bacteria. EPSs of both strains prevented biofilm formation of E. coli ATCC 11230. In general, the EPS of MSSA10 was more effect than EPS of MSSA20.