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A formação de biofilmes pode causar graves problemas de saúde pública, na medicina e na indústria. Consequentemente, têm sido desenvolvidos esforços com o objectivo de compreender a sua formação e de identificar estratégias eficientes de controlo. É um facto que, bactérias em biofilme têm um comportamento diferente das em suspensão. Especialmente, são mais resistentes aos agentes antimicrobianos. Contudo, um melhor conhecimento do fenótipo do biofilme é essencial para o desenvolvimento de novas e eficientes estratégias de controlo. De acordo com a nossa experiência científica, no estudo de biofilmes, não existem estratégias de controlo que permitam obter resultados promissores em termos de inactivação, remoção e prevenção do recrescimento após tratamento com antimicrobianos. A presença de uma matriz complexa de substâncias poliméricas extracelulares (EPS) funciona como um mecanismo eficiente de resistência dos biofilmes. A matriz de EPS dificulta a difusão dos antimicrobianos até às células do biofilme e/ou também pode interagir quimicamente com estes. Este facto poderá levar à exposição das células a concentrações sub-inibitórias e, consequentemente, ao desenvolvimento de resistência. Outra função dos EPS está relacionada com a manutenção da estrutura fundamental do biofilme, determinando a sua estabilidade mecânica.
O objectivo deste projecto de investigação é contribuir para uma compreensão mais detalhada da relação entre o fenótipo do biofilme e os mecanismos que determinam a sua resistência ao agentes antimicrobianos, essencialmente os mecanismos relacionados com a função dos EPS nas limitações difusionais e na interacção química com os antimicrobianos. Consequentemente, a nossa estratégia de investigação é baseada em quatro tarefas:
I) Desenvolvimento de biofilmes em diferentes condições processuais (meio de crescimento, regime de fluxo, etc) e ecológicas (biofilmes multi-espécie), no entanto, semelhantes às encontradas em sistemas reais. Serão utilizadas  |
Resumo
A formação de biofilmes pode causar graves problemas de saúde pública, na medicina e na indústria. Consequentemente, têm sido desenvolvidos esforços com o objectivo de compreender a sua formação e de identificar estratégias eficientes de controlo. É um facto que, bactérias em biofilme têm um comportamento diferente das em suspensão. Especialmente, são mais resistentes aos agentes antimicrobianos. Contudo, um melhor conhecimento do fenótipo do biofilme é essencial para o desenvolvimento de novas e eficientes estratégias de controlo. De acordo com a nossa experiência científica, no estudo de biofilmes, não existem estratégias de controlo que permitam obter resultados promissores em termos de inactivação, remoção e prevenção do recrescimento após tratamento com antimicrobianos. A presença de uma matriz complexa de substâncias poliméricas extracelulares (EPS) funciona como um mecanismo eficiente de resistência dos biofilmes. A matriz de EPS dificulta a difusão dos antimicrobianos até às células do biofilme e/ou também pode interagir quimicamente com estes. Este facto poderá levar à exposição das células a concentrações sub-inibitórias e, consequentemente, ao desenvolvimento de resistência. Outra função dos EPS está relacionada com a manutenção da estrutura fundamental do biofilme, determinando a sua estabilidade mecânica.
O objectivo deste projecto de investigação é contribuir para uma compreensão mais detalhada da relação entre o fenótipo do biofilme e os mecanismos que determinam a sua resistência ao agentes antimicrobianos, essencialmente os mecanismos relacionados com a função dos EPS nas limitações difusionais e na interacção química com os antimicrobianos. Consequentemente, a nossa estratégia de investigação é baseada em quatro tarefas:
I) Desenvolvimento de biofilmes em diferentes condições processuais (meio de crescimento, regime de fluxo, etc) e ecológicas (biofilmes multi-espécie), no entanto, semelhantes às encontradas em sistemas reais. Serão utilizadas duas bactérias (B. cereus e P. fluorescens) com reconhecida capacidade de formação de biofilme e prevalente em processos industriais. A estrutura, composição e comportamento dos biofilmes (simples e multi-espécie) serão caracterizados, com particular interesse na função dos EPS. Os biofilmes em estado estacionário serão expostos a enzimas (proteases, lipases, glicanases e nucleases) com o intuito de verificar a função de cada um dos principais componentes da matriz (proteínas, polissacáridos, lípidos e ácidos nucleicos) no fenótipo do biofilme.
II) A transferência de massa, viscosidade e estabilidade mecânica dos biofilmes serão caracterizados na ausência e presença de agentes antimicrobianos emergentes. Os dados de reacção-difusão de agentes antimicrobianos e da estabilidade mecânica do biofilme terão um papel fundamental no seu controlo com o mínimo de antimicrobianos.
III) O potencial dos EPS (celulose, alginato, lectinas, proteínas amilóides, aminoácidos, ácidos nucleicos, etc) neutralizarem os agentes antimicrobianos será estudado com recurso a condições bem definidas e com células em diferentes estados fisiológicos (estado estacionário e exponencial de crescimento) e células aderidas. Desta forma, será simulado o estado de estratificação fisiológica encontrado nos biofilmes. Esta tarefa permitirá inferir quais são os agentes antimicrobianos emergentes com menor interacção com os EPS.
IV) Na última tarefa serão aplicados os agentes antimicrobianos seleccionados no controlo (inactivação, remoção e recrescimento) de biofilmes. |