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¿Qué es el biofilm?

El biofilm o también denominado biopelículas son capas de microorganismos adheridos a las superficies y que se encuentran con mucha frecuencia en la naturaleza especialmente en la interfase entre las fases liquida y sólida. La gran mayoría de los microorganismos sobre la faz de la tierra (99 %) vive en biopelículas1 incrustados en una capa viscosa que se fija como una especie de recubrimiento en las superficies. Las biopelículas son comunidades de diferentes tipos de microorganismos como bacterias, hongos, algas o protozoos que están muy bien adaptadas a su ambiente y que, como células nadadoras planctónicas, poseen una resistencia elevada a las condiciones ambientales. Esto sucede gracias a la complejidad de la biopelícula, la elevada densidad celular, las características fisiológicas de la célula y la expresión diferencial de genes en la biopelícula. Virus enterales también pueden incrustarse en las biopelículas. Las interacciones exactas entre los virus y las biopelículas están siendo investigadas actualmente con la ayuda de parámetros tanto fisicoquímicos como biológicos².

Los microorganismos que forman parte de una biopelícula hacen uso de las propiedades metabólicas o de los mecanismos de protección de las demás especies para propagarse. Las biopelículas pueden formarse tanto en las rocas del lecho de un arroyo, como en la pared interna de las tuberías de agua, esto incide significativamente en la higiene del agua potable. Dentro del cuerpo humano también hay biopelículas (Por ejemplo, en implantes) y generalmente se asocian con efectos perjudiciales para la salud. No obstante, también pueden tener funciones útiles, por ejemplo, las biopelículas en el tracto gastrointestinal que evitan que sea colonizado por patógenos.

¿Cómo se forman las biopelículas?

Los medios húmedos ofrecen a los microorganismos las condiciones ideales de propagación. Algunos tipos de bacterias son capaces de formar una capa viscosa (a base de sustancias poliméricas extracelulares o SPEs) que se convierte en la matriz y estructura de una biopelícula. Esta capa está formada principalmente por polisacáridos, una gran variedad de proteínas, lípidos, fosfolípidos, glicoproteínas, glucolípidos, con frecuencia ADN extracelular (e-DNA), lipopolisacáridos (LPS) y hasta 97 % de agua. Una matriz en crecimiento facilita a los nuevos microorganismos la formación de colonias lo que conduce al crecimiento lateral de la biopelícula y a la construcción de estructuras tridimensionales de varias capas. Solo viviendo en estas comunidades, los microorganismos son capaces de sobrevivir ya que la matriz extracelular ofrece, entre otras cosas, un mecanismo de protección mecánica en contra de ataques externos. En algunos lugares, por ejemplo, en las tuberías del agua, se forman biopelículas después de tan solo unos días aun cuando el agua es de alta calidad.

¿Qué consecuencias tienen las biopelículas?

Existen entornos en la naturaleza en donde las biopelículas son muy útiles, por ejemplo, en las aguas y suelos en donde participan en los procesos de autodepuración. Sin embargo, son un grave problema en otros entornos. Bacterias como la Legionella y Pseudomonas (Ej. Pseudomonas aeruginosa), entre otras, son microorganismos patógenos presentes en las biopelículas que representan un riesgo para la salud humana. Las Pseudomonas pueden causar infecciones pulmonares, del tracto urinario o en heridas. Otros patógenos comunes en las biopelículas son el Staphylococcus epidermidis, el Staphylococcus aureus, la Escherichia coli y la Candida albicans.

El ser humano entra en contacto con estas bacterias patógenas a través de los grifos, duchas y sifones. Dispositivos médicos como endoscopios pueden ser contaminados con bacterias presentes en el agua en el último enjuague del proceso de lavado aun después de la desinfección. Una vez se ha formado una biopelícula es casi imposible eliminarla por completo. Más del 45 % de las infecciones hospitalarias son causadas por dispositivos médicos contaminados con biopelículas³.

Las tuberías contaminadas representan un riesgo para la salud

Una baja velocidad de flujo o aquellas secciones de las tuberías por las que ya no hay flujo crean condiciones propicias para la formación de biopelículas. En las tuberías del agua se desprenden partes de estas biopelículas, una vez que la capa viscosa ha alcanzado cierto espesor, y gracias a la fuerza del flujo, son transportadas y se asientan en otros puntos del sistema de tuberías o terminan en el usuario de un punto de toma de agua.

Una vez formada, es casi imposible eliminar por completo una biopelícula ya que es un sistema que protege los microorganismos de medidas de desinfección térmica y química.

Los hospitales recurren a la filtración manual del agua con ayuda de filtros de membrana, especialmente en casos de pacientes inmunodeprimidos. Gracias a que usan tecnologías de membrana de fibra hueca, estos filtros para la esterilización del agua retienen todos los gérmenes transportados por el agua incluidas la Legionella (ej. Legionella pneumophila) y Pseudomonas.

 

1Costerton et al. 1987
2www.nrw-futurewater.de/index.php/projekt3.html
3Bixler & Bhushan, 2012