Kvartsikidemikrovaaka (QCM) ja pintaplasmoniresonanssi (SPR) menetelmien soveltuvuus bakteeribiofilmin tutkimiseen

Abstract

Quartz crystal microbalance (QCM) and surface plasmon resonance (SPR) spectroscopy are methods measuring mass changes on solid surface. During measurement fluid flows over sensor. The aim of this study was to find out if it's possible to culture a biofilm using QCM and SPR methods and compare biofilms with those cultured in test tubes under static fluid conditions. Enrofloxacin antibiotic was tested against biofilm cultured in SPR. Biofilms were imaged electron microscopically. Bacteria used were Staphylococcus pseudintermedius and Corynebacterium auriscanis and a combination of those. Biofilm was successfully cultured by both methods repeatably. S.pseudintermedius formed a biofilm, but C.auriscanis didn't. Together S.pseudintemedius and C.auriscanis formed thicker biofilm than S.pseudintermedius alone. There were difference between biofilms depending on culturing conditions. Biofilm covered the surface quicker and bacterial density was higher under flowing conditions than static fluid. The growth of biofilm was ceased during enrofloxacin feeding, but not destroyed. Growth continued after stopping enrofloxacin feeding. QCM and SPR methods are suitable for culturing biofilms. They measure mass changes on solid surface but tell nothing about the architecture of biofilm. QCM and SPR could be good methods for studying compounds destroying biofilm matrix or trying to find coating materials to prevent bacterial adhesion.

Kvartsikidemikrovaaka (QCM) ja pintaplasmoniresonanssi (SPR) spektrometria mittaavat kiinteän aineen pinnalla tapahtuvia massan muutoksia. Mittauksen aikana neste virtaa jatkuvasti sensorin yli. Tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää saadaanko bakteeribiofilmi kasvatettua QCM ja SPR menetelmillä ja verrata saatua biofilmiä koeputkessa staattisissa olosuhteissa kasvatettuun. Lisäksi kokeiltiin kuinka enrofloksasiini-antibiootti vaikuttaa SPR:lla kasvatettuun biofilmiin. Biofilmit kuvannettiin elektronimikroskooppisesti. Tutkimuksessa käytetyt bakteerit olivat Staphylococcus pseudintermedius ja Corynebacterium auriscanis sekä näiden bakteerien yhdistelmä. Biofilmi saatiin kasvatettua molemmilla menetelmillä toistettavasti. Tutkituista bakteereista S.pseudintermedius muodosti biofilmin. C.auriscanis ei yksin ollessaan biofilmiä muodostanut, mutta yhdessä S.pseudintermediuksen kanssa ne muodostivat paksumman biofilmin kuin S.pseudintermedius yksin. Muodostuneilla biofilmeillä oli eroa riippuen kasvatusolosuhteista. Virtaavissa olosuhteissa biofilmi peitti pinnan nopeammin ja bakteeritiheys oli suurempi kuin seisovassa nesteessä. Enrofloksasiini pysäytti biofilmin kehittymisen sen annostelun ajaksi, mutta ei tuhonnut sitä. Biofilmin kasvu jatkui antibiootin annostelun lopettamisen jälkeen. QCM ja SPR menetelmiä voidaan käyttää biofilmien kasvattamiseen. Menetelmät mittaavat massa kehittymistä kiinteän aineen pinnalla, mutta eivät anna tietoa biofilmin rakenteesta. QCM ja SPR voisivat olla sopivia menetelmiä tutkittaessa biofilmin matriksia hajottavia yhdisteitä tai etsittäessä bakteerien adheesiota estäviä pinnoitemateriaaleja.