4-3- بررسی هیدروفوبیسیتی سطح سلول های موجود در بیوفیلم 110
4-5- بررسی اتصال باکتری ها به سطوح مورد آزمایش 112
4-6- بررسی و ردیابی تشکیل بیوفیلم 113
4-7- بررسی رشد سلول ها درون بیوفیلم 116
4-8- بحث و بررسی در مورد تعیین پتانسیل حذف بیوفیلم و کشتن سلول های درون بیوفیلم توسط بیوساید ها 117
4-9- بررسی مدل نفوذ بیوساید به درون بیوفیلم 121
جمع بندی نهایی 123
پیشنهادات 124
فصل پنجم: منابع و مأخذ 125
فهرست شکل ها
عنوان صفحه
فصل اول: مقدمه
شکل 1-1- 11
فصل دوم: مواد و روش ها
شکل 2-1- 46
شکل 2-2- 46
شکل 2-3- 50
شکل 2-4- 51
شکل 2-5- 52
شکل2-6- 53
شکل2-7- 64
فصل سوم: نتایج
شکل 3-1- 77
شکل 3-2- 78
شکل 3-3- 79
شکل 3-4- 80
شکل 3-5- 81
شکل 3-6- 82
شکل 3-7- 82
شکل 3-8- 83
شکل 3-9- 83
شکل 3-10- 84
شکل 3-11- 85
شکل 3-12- 86
شکل 3-13- 87
شکل 3-14- 88
شکل 3-15- 89
شکل 3-16- 89
شکل 3-17- 90
شکل 3-18- 92
شکل 3-19- 93
شکل 3-20- 94
شکل 3-21- 95
شکل 3-22- 96
شکل 3-23- 97
شکل 3-24- 98
شکل 3-25- 99
شکل 3-26- 100
شکل 3-27- 101
شکل 3-28- 102
شکل 3-29- 103
شکل 3-30- 104
شکل 3-31- 105
شکل 3-32- 106
فهرست جدول ها
عنوان صفحه
فصل اول: مقدمه
جدول 1-1- 17
جدول 1-2- 18
در این سایت فقط تکه هایی از این مطلب با شماره بندی انتهای صفحه درج می شود که ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت کلمات به هم بریزد یا شکل ها درج نشود
شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید
ولی برای دانلود فایل اصلی با فرمت ورد حاوی تمامی قسمت ها با منابع کامل
جدول 1-3- 23
جدول 1-4- 24
جدول 1-5- 25
جدول 1-6- 37
فصل سوم: نتایج
جدول 3- 1- 75
جدول 3- 2- 76
جدول 3- 3- 76
جدول 3-4-80
جدول 3-5- 85
فصل اول
1- مقدمه
1-1- جوامع میکروبی
از جنبه های اکولوژیکی، جمعیت‌های باکتری های حاصل از یک سلول و جمعیت‌های مشابه از نظر متابولیکی یک مجموعه را تشکیل می‌دهند. مجموعه‌ی این تجمع ها (برای مثال باکتری‌های متانوژنیک، احیاء کننده‌های سولفات و سولفور و تخمیر کننده‌ها) فرآیندهای فیزیولوژیکی مرتبط با هم را انجام می‌دهند(24).
در اصل، بیوفیلم1 بیانگر یک جامعه است که در آن ارتباطات درونی بین گروه‌های متفاوت وجود دارد. بیوفیلم می‌تواند از یک گونه2 و یا گونه‌های مختلف میکروبی تشکیل شود. آنها می‌توانند بر روی سطوح متفاوتی از زنده تا غیر زنده تشکیل شوند. میکروارگانیسم‌ها همچنین می‌توانند اجتماعات طبیعی را در فضای مابین آب و هوا تشکیل بدهند. در حقیقت، تعریف اصلی بیوفیلم به صورت زیر می‌باشد:
اجتماعات میکروارگانیسم‌ها و محصولات خارج سلولی در ارتباط با آنها و در فضای مابین آنها که به یک سطح متصل شده اند. در ابتدا Claude Zobell مشاهده کرد که باکتری‌ها زندگی بر روی یک سطح را به حالت آزاد ترجیح می‌دهند و سپس در سال 1987 این فرآیند را در سیستم‌های آب شیرین و اکوسیستم‌های متنوع دیگر مورد بررسی قرار داد(64).
1-2- رفتارهای جمعی
رفتارهای جمعی و تمایزی پیچیده در تعدادی از میکروارگانیسم‌ها نشان داده شده است. به عنوان مثال باکتری Myxococcus در هنگام گرسنگی اجسام میوه‌ای3 تشکیل داده وBacillus subtilis در طول تغییر شکل آن به اسپور تمایز بیوشیمیایی و مورفولوژیکی نشان می دهد. یا Streptomyces coelicolor در پاسخ به شرایط تغذیه‌ای دچار تمایز مورفولوژیک می شود.
این مثال‌ها نشان می‌دهد که میکروارگانیسم‌ها توانایی به کار گرفتن میان کنش‌های بین سلولی برای سازگاری خود با تغییر پارامترهای محیطی را دارند. همچنین گسترش و تکامل بیوفیلم‌های تک گونه‌ای یا چند گونه‌ای، یک فرایند پیچیده است که نیازمند رفتار جمعی باکتری‌ها می‌باشد. تشکیل بیوفیلم نیز نیازمند همکاری میان کنش‌ها و ارتباطات بین گونه‌های باکتری‌های متفاوت می‌باشد. در حقیقت، بیوفیلم‌ها سیستم‌های بیولوژیکی با سطح بالایی از سازماندهی هستند(27).
1-3- ساختار و تمایز در بیوفیلم‌ها
بیوفیلم‌های حاصل از یک گونه و یا چند گونه، یک ساختار مشابه با یکدیگر را نشان می‌دهند. اکثر بیوفیلم‌ها دارای یک ناهمگونی4 از سلول‌ها، چند لایه ی احاطه شده در یک ماتریکس پلی‌ساکاریدی با تراکم متفاوت و دارای کانال‌های آب هستند. میکروکلنی‌هایی که در ساختار بیوفیلم شرکت دارند، می‌توانند از جمعیت‌های یک گونه یا چند گونه از باکتری‌ها تشکیل شده باشند که این وابسته به پارامترهای محیطی می باشدکه در آن بیوفیلم تشکیل می شود. شرایط متفاوتی مثل سطوح و خصوصیات آنها، وجود مواد غذایی، ترکیب جمعیت میکروبی و شرایط هیدرودینامیکی{جریان‌های لامینار5 و یا توربولانت6 } می‌توانند ساختار بیوفیلم را تحت تأثیر قرار دهند.
نشان داده شده که بیوفیلم پلی‌مورفیک می‌باشد و از نظر ساختاری با تغییر در مواد غذایی سازگار می‌شود. از این رو، ساختار بیوفیلم هم تحت تأثیر بیولوژی میکروب‌ها و هم شرایط محیطی می‌باشد(64).
کانال‌های آبی دارای جریان آب می‌باشند، بنابراین، این کانال‌ها خطوط حیاتی این سیستم را تشکیل می‌دهند. به این صورت که چرخش مواد غذایی و اکسیژن و تعویض محصولات متابولیکی را با لایه‌های بیرونی بیوفیلم امکان‌پذیر می‌سازند.
در بیوفیلم‌های تجزیه کننده‌ی تولوئن(چند گونه‌ای)، تولوئن در عمق بیوفیلم یافت می‌شود که این مورد، انتقال آن را توسط کانال‌ها به داخل بیوفیلم نشان می‌دهد. در این صورت، کانال‌ها یک بخش حیاتی از ساختار بیوفیلم می‌باشند. سلول‌های باکتریایی در میکروکلنی‌های بیوفیلم توسط یک ماتریکس پلی ساکاریدی7 احاطه شده اند. شیمی این ماتریکس پیچیده است و شامل پلی‌ساکارید، اسید نوکلئیک و پروتئین می‌باشد(2).
این پلی‌ساکاریدها در باکتری‌های متفاوت، فرق می‌کنند؛ مثلاً در Pseudomonas aeruginosa پلی‌مر آلژینات، در Vibrio cholerae غنی از گلوکز و گالاکتوز و در Escherichia coli از اسید کولانیک 8 می‌باشند. هنوز در مورد پروتئین‌ها مشخص نشده که ایا آنها یک نقش ساختاری دارند یا از تجزیه و لیز قطعات سلول به دست آمده‌اند. پس بررسی خصوصیات مکانیکی پلی ساکارید خارج سلولی و دستکاری آنها از طریق روش‌های آنزیماتیک می‌تواند در حذف و یا پایداری بیوفیلم مؤثر باشد(17).
1-4- فوائد اکولوژیکی؛ چرا یک بیوفیلم تشکیل می‌شود؟
1-4-1- حفاظت در برابر محیط اطراف
یکی از ترکیبات اصلی درون بیوفیلم، مواد پلی‌مری خارج سلولی می باشند که باکتری‌ها را احاطه کرده‌اند. در حقیقت، اکثر باکتری‌ها قادرند پلی‌ساکارید تولید کنند، که این می‌تواند به صورت پلی‌ساکاریدهای دیواره(کپسول) یا به صورت ترشحات خارج سلولی به محیط اطراف باشد. ماتریکس پلی ساکاریدی توانایی جلوگیری از دسترسی مواد ضد میکروبی مشخص را به بیوفیلم، همانند یک سیستم تعویض یون را دارد. از این رو، انتشار ترکیبات را از فضای اطراف به بیوفیلم مهار می‌کند.
در حقیقت، این عمل بستگی به خصوصیت پلی ساکارید و ترکیب مورد نظر دارد. همچنین این پلی ساکارید نقش محافظت سلول‌های باکتریایی را از استرس‌های محیطی متفاوت مثل اشعه‌ی UV، تغییرات pH، شوک اسمزی و خشکی را بر عهده دارد. ماتریکس پلی ساکاریدی، سلول‌ها را در مقابل اثر مخرب اشعه‌ی UV محافظت می‌کند و از تخریب DNA جلوگیری می‌کند(51).
1-4-2- محافظت در برابر مواد ضد عفونی کننده
بیوفیلم باکتری‌ها نسبت به سلول‌های پلانکتونیک9 یا باکتری‌های شناور10 ، در حدود 150 تا 3000 برابر مقاومت بیشتری دارد. به منظور تخریب و حذف سلول‌های بیوفیلم، مواد ضد عفونی کننده11 در ابتدا باید با شبکه‌ی پلی‌ساکاریدی احاطه کننده‌ی سلول‌ها واکنش بدهند. در حقیقت، افزایش مقاومت به این مواد مربوط به این پلی‌ساکاریدها می‌باشد؛ به این صورت که قدرت اکسید کنندگی این ضد عفونی کننده‌ها قبل از رسیدن به سلول‌ها توسط پلی ساکارید خارج سلولی گرفته می‌شود. همچنین بیوفیلم باکتریایی بعد از تیمار با بیوساید برای محافظت از خود، پلی‌مر خارج سلولی بیشتری تولید می‌کند(32).
1-4-3- کسب مواد غذایی و همکاری‌های متابولیکی
1-4-3-1- کسب مواد غذایی
کانال‌های آب با قابلیت