Op de loer in leidingen en op de oppervlakken van inwonende medische apparaten, slijmerige lagen bacteriën, biofilms genoemd, problemen veroorzaken, variërend van grootschalige productbesmetting tot mogelijk fatale chronische infecties. Biofilms zijn notoir moeilijk te elimineren - niet verwonderlijk gezien het feit dat een van hun belangrijkste functies is om ingekapselde bacteriën te beschermen tegen bedreigingen zoals predatie, antibiotica, en chemische reinigingsmiddelen.

Bleekmiddel, agressieve oxiderende schoonmaakproducten, en van petrochemische stoffen afgeleide detergentia, oppervlakteactieve stoffen genoemd, gecombineerd met scrubben, zijn de meest effectieve methoden voor het verwijderen van biofilms. Echter, bleekmiddel en agressieve chemicaliën zijn duidelijk ongeschikt voor gebruik in biologische omgevingen, en hoewel oppervlakteactieve stoffen worden gebruikt in producten zoals handzeep en cosmetica, veel zijn giftig voor het milieu en kunnen de oppervlakken waarop ze worden gebruikt beschadigen.

Maar in een studie die deze maand is gepubliceerd in een peer-reviewed tijdschrift Langmuir , Onderzoekers van de Universiteit van Tsukuba hebben een nieuwe manier gevonden om biofilms aan te pakken met reinigingsmiddelen die afkomstig zijn van microben zelf.

"Bepaalde Candida-gisten kunnen van nature biosurfactanten produceren die sophorolipiden worden genoemd tijdens de fermentatie van oliën, ", legt co-hoofdauteur professor Andrew Utada uit. "Eerdere studies hebben aangetoond dat sophorolipiden een zekere mate van antimicrobiële activiteit hebben, maar er is tegenstrijdige informatie over de effecten van deze verbindingen op biofilms die zijn samengesteld uit de Gram-negatieve ziekteverwekker Pseudomonas aeruginosa."

Gram-negatieve bacteriën zoals P. aeruginosa en Escherichia coli zijn een belangrijke oorzaak van ziekenhuisinfecties, elk jaar duizenden mensen doden. Met behulp van microfluïdische kanalen, de onderzoekers toonden aan dat sophorolipiden de gevestigde biofilms van P. aeruginosa beter kunnen verstoren dan veelgebruikte chemische oppervlakteactieve stoffen.

Verrassend wel, er was geen bewijs dat sophorolipiden de bacteriën daadwerkelijk doodden. Een mutante P. aeruginosa-stam die overmatige hoeveelheden biofilmmatrix produceert, werd daarom gebruikt om het onderliggende mechanisme van biofilmverspreiding te onderzoeken, onthullend dat sophorolipiden de interactie tussen de biofilm en het onderliggende oppervlak lijken te verzwakken en de interne samenhang van de biofilm zelf te breken, leidt tot verstoring.

Hoewel biosurfactanten biologisch afbreekbaar zijn en veel minder schadelijk voor het milieu dan hun chemische tegenhangers, ze zijn duur om te produceren. Om dit probleem aan te pakken, de onderzoekers testten de effecten van sophorolipiden in combinatie met de veelgebruikte chemische oppervlakteactieve stof natriumdodecylsulfaat, met bemoedigende resultaten.

"Combinatietesten onthulden een synergie tussen sophorolipiden en chemische oppervlakteactieve stoffen, waarbij de twee middelen samen sterkere antibiofilm-effecten vertonen bij concentraties die ongeveer 100 keer lager zijn dan wanneer een van beide afzonderlijk werd gebruikt, ", zegt promovendus Bac Nguyen.

Hoewel het verminderen van de kosten die gepaard gaan met de productie van biosurfactanten het doel op lange termijn is, deze synergetische benadering van biofilmeliminatie kan nieuwe deuren openen voor de behandeling van aanhoudende bacteriële biofilm-gemedieerde infecties.

Het artikel, "Synergie tussen sophorolipid biosurfactant en SDS verhoogt de efficiëntie van P. aeruginosa biofilmverstoring, " werd gepubliceerd in Langmuir .