Dodano: 22 styczeń 2021r.

Odkryty na UW mechanizm biologiczny pomoże zabezpieczać materiały przed bakteriami wodnymi

Jak chronić materiały przed patogennymi bakteriami, które osadzają się na nich w środowiskach wodnych? Naukowcy z Uniwersytetu Warszawskiego odkryli, że jedna z substancji wydzielanych przez mikroskopijne glony skutecznie zniechęca bakterie przed kolonizacją. Odkrycie może doprowadzić do opracowania skutecznych środków zabezpieczających tego typu powierzchnie i ma duży potencjał do komercjalizacji.

Odkryty na UW mechanizm biologiczny pomoże zabezpieczać materiały przed bakteriami wodnymi

 

Dr Bartosz Kiersztyn z Instytutu Biologii Funkcjonalnej i Ekologii na Wydziale Biologii Uniwersytetu Warszawskiego prowadzi badania dotyczące naturalnych mechanizmów biologicznych, które powstrzymują bakterie wodne przed ich osadzaniem na różnego rodzaju powierzchniach w środowiskach wodnych. Prace swoje skupia na biofilmach bakteryjnych powstających w takich warunkach.

Dokonane w ramach tych badań odkrycie daje obiecującą perspektywę komercjalizacji, ponieważ jedna z wydzielanych przez glony substancji przeciwdziała inwazji patogennych bakterii, jest wyjątkowo tania w produkcji, a jej skuteczne działanie zachodzi w mikrogramowych gradientach. Prace te mogą przyczynić się do powstania preparatu zabezpieczającego różnego rodzaju powierzchnie przed osadzaniem się na nich bakterii wodnych.

Niechciane bakterie

W biofilmach często identyfikowane są bakterie o charakterze patogennym. Ich obecność jest powszechnie uznawana za czynnik negatywny, po części dlatego, że wiele z gatunków tych bakterii wytwarza i uwalnia toksyny. Dr Kiersztyn zwrócił uwagę na fakt, że choć biofilmy bakteryjne w naturalnym środowisku wodnym tworzą się bardzo szybko, to nie powstają wydajnie na powierzchni żywych glonów jednokomórkowych.

- To bardzo ciekawe zjawisko. O ile w wodzie bakterie są w stanie szybko zasiedlić praktycznie każdą powierzchnię, na glonach jednokomórkowych kolonizacja prawie nie występuje. Bakterie niejako powstrzymują się przed kolonizacją żywych mikroskopijnych glonów – nie osadzają się na nich intensywnie i nie namnażają na ich powierzchniach. Obserwacje mikroskopowe oraz biochemiczne i molekularne jednoznacznie na to wskazują – mówi Bartosz Kiersztyn z Wydziału Biologii UW.

Unikalne właściwości mikroskopijnych glonów daje im wytwarzana przez nie w procesie fotooddychania substancja. Już niewielka jej ilość wystarczy, by patogenne bakterie zrezygnowały z kolonizacji. Dr Kiersztyn wraz ze współpracownikami wykazał to w prowadzonych eksperymentach.

Preparat zabezpieczający

Obserwacje mikroskopijnych glonów podsunęły badaczom pomysł na opracowanie preparatu, który pozwoliłby zabezpieczać różnego rodzaju powierzchnie, w tym m.in. odzież i inne akcesoria wchodzące w kontakt z wodą (np. wykorzystywane w sportach wodnych) przed tworzeniem się na nich biofilmów bakteryjnych.

Na korzyść ekonomiczną takiego rozwiązania przemawia kilka czynników. Przede wszystkim substancja wytwarzana przez glony jest wyjątkowo tania w produkcji przemysłowej. Możliwość zastosowania jej w mikrostężeniach dodatkowo sprawia, że sam preparat byłby równie tani w produkcji, co dawałoby szansę producentowi na wygenerowanie sporej marży. Duże znaczenie ma też fakt, że ta substancja występuje w naturalnym środowisku, co ma wymiar ekologiczny. Co więcej, działanie takie preparatu nie polegałoby na eliminowaniu bakterii, co groziłoby uwalnianiem z nich toksyn, ale na ich „odstraszaniu”.

Prowadzone dotychczas eksperymenty na materiałach, z których produkowane są m.in. pianki nurkowe i obuwie do uprawiania sportów wodnych, jednoznacznie potwierdzają, że na odzieży sportowej spryskanej roztworem z odkrytą substancją bakterie wodne osadzają się w minimalnym stopniu. Eksperymenty prowadzono m.in. w naturalnym środowisku w jeziorze Śniardwy, w specjalnie wyselekcjonowanym miejscu obfitującym w wiele szczepów bakteryjnych.

Patent i otwarta droga do komercjalizacji

Proces komercjalizacji wynalazku prowadzony jest przez Uniwersytecki Ośrodek Transferu Technologii działający przy Uniwersytecie Warszawskim (UOTT UW). - Odkrycie zostało już objęte ochroną patentową na terenie Polski. Obecnie poszukujemy inwestora lub partnera branżowego, który wprowadziłby na rynek ten skuteczny preparat ochronny pod własną marką. Ponieważ produkcja nawet na wielką skalę przemysłową jest wyjątkowo niedroga, a przy tym proces technologiczny wydaje się być bardzo prosty, wynalazek ten ma szansę na szybką absorpcję przez producenta i wdrożenie bez ponoszenia znacznych nakładów. Możliwość uzyskania wysokiej marży pozwala bardzo pozytywnie ocenić perspektywę biznesową tego rozwiązania, szczególnie jeśli inwestor miałby możliwość sprzedaży preparatu na rynkach poza Polską – mówi Marta Majewska, broker technologii UOTT UW, prowadząca ten projekt.

W krajach południowych, gdzie przez większą część roku występują słoneczne i upalne dni, problemy związane z suszeniem oraz konserwacją odzieży i akcesoriów wykorzystywanych w sportach wodnych są znikome. Inaczej jest na naszych szerokościach geograficznych, gdzie nawet latem bywają pochmurne, chłodne i deszczowe dni. Powszechnym wyzwaniem związanym z mokrymi materiałami jest ich higiena oraz impregnacja – bakterie wodne, często posiadające potencjał patogenny, przyczepiają się do materiału tworząc grube, trudne do usunięcia biofilmy. Odkryty na UW wynalazek pozwala ograniczyć to zjawisko i zabezpieczyć tkaniny.

 

Źródło: Uniwersytet Warszawski/ Uniwersytecki Ośrodek Transferu Technologii, fot. dr Bartosz Kiersztyn, Wydział Biologii UW