Biofilm: hoe zit dat precies?

Biofilm is een veelbesproken onderwerp bij ATECA, en niet zonder reden; biofilm is het thuisfront van Legionella. Een biofilm is te herkennen aan een slijmerige laag in uw leiding, tuinslang of op de rotsen in de zee. Maar hoe ontstaat Biofilm, hoe kan Legionella zich zo goed ontwikkelen in zo’n biofilm, en belangrijker, hoe krijg je dit weer weg?

Wat is biofilm?

De biofilm is een bacteriële gemeenschap van microben die vastzitten aan een oppervlak of aan elkaar. De bacteriën worden omringd door een een gel-achtige substantie (gemaakt van extracellulaire polymerische substanties (EPS)) die ze zelf hebben gevormd.

Wat is de levenscyclus van Biofilm?

Om de biofilm beter te kunnen begrijpen is het belangrijk om de cyclus van de biofilm te begrijpen, dus deze zullen wij uitgebreid bespreken.

Biofilm ontstaat doordat vrij rondzwemmende bacteriën zich hechten aan een oppervlak. Hierna gaan de bacteriën vermenigvuldigen en het oppervlak koloniseren. De cellen maken contact met andere cellen en de productie van stoffen die de biofilm maken wordt gestart. Ondertussen blijven de cellen zullen vermenigvuldigen, en er vormen zich meerdere lagen cellen. Snel ontstaat er een netwerk van stoffen (EPS) die de bacteriën omringt. De stoffen trekken water aan. Zo vormt zich de slijmerige gel-achtige laag in waterleidingen.

Als de biofilm ouder wordt, dan kan deze worden gezien als een volledig functionerende samenleving. De biofilm vangt voedingsstoffen uit het water en biedt bescherming aan de bacteriën die erin zitten zodat de biofilm kan voortbestaan en blijven groeien. Zodra de biofilm stabiel is kan er verspreiding plaatsvinden. Dit kan passief en actief. Wanneer er passieve verspreiding plaatsvindt dan is dat vaak het gevolg van schuifspanning of botsingen met deeltjes. Maar de bacteriën kunnen zich ook actief verspreiden naar een nieuwe locatie vanuit de biofilm. Ook dit kan gezien worden als onderdeel van de levenscyclus, want na verspreiding hechten ze ergens anders om een nieuwe biofilm te maken.

Hoe ziet biofilm eruit?

biofilm

Zoals eerder benoemd is biofilm een slijmerige laag in bijvoorbeeld leidingen. Als je deze slijmerige laag van dichterbij bekijkt zie je dat het poreus is met paddestoelachtige macrokolonies. In de biofilm zijn kanalen te vinden die zorgen voor het verspreiden van signaalstoffen en het te verdelen voedsel. Het grootste deel van de biofilm bestaat uit water, daarom wordt het ook wel “vast water” genoemd.

De functies en effecten van biofilm

Biofilm heeft veel functies die het makkelijker maken voor bacteriën om te overleven. Zo zorgt het voor mechanische stabiliteit, samenscholing van bacteriën, vasthouden van water, langzamere diffusie van stoffen, opvangen van anorganische stoffen, het uitwisselen van genetisch materiaal tussen bacteriën, etc. Zo ontstaan er dus meerdere microklimaatjes die ervoor zorgen dat bacteriën met verschillende levensvormen kunnen overleven en multipliceren. 

Biofilm is in feite een beschermlaag, hierdoor heeft het dus een positief effect op het voortbestaan van de bacteriën. Zo zorgt het dus, logischerwijs, ook voor een hogere tolerantie voor bijvoorbeeld uitdroging, metaal ionen, UV licht, pH, hoge druk en het menselijke afweersysteem. Ook verplaatst biofilm zich wanneer een verandering plaatsvindt in de omgeving. Wanneer er bijvoorbeeld te weinig voedingsstoffen te vinden zijn kunnen de bacteriën simpelweg naar een betere plek verhuizen. 

Ook ontstaat er tolerantie door mindere diffusie en mogelijk resistentie doordat de bacteriën constant genetisch materiaal uitwisselen en een langzamer metabolisme krijgen. Zoals u ziet hebben bacteriën, zoals Legionella, in de biofilm dus een uitermate goede leefomgeving gecreëerd en kunnen ze uiteindelijk resistent worden voor bepaalde technieken die jarenlang gebruikt werden. Zo beschermt de biofilm de bacteriën voor langere tijd tegen de hoge temperaturen bij thermische reiniging. Ook de aanpak door middel van point-of-entry methoden zoals UV licht en pH zijn ineffectief door de bescherming die de biofilm biedt. 

Maar hoe pak je Legionella wel aan? De biocidale techniek koper zilver ionisatie bestrijdt de biofilm volledig. Met behulp van elektroden, worden de koper- en zilverionen in zeer lage concentraties meegevoerd in het water. Door de constante aanwezigheid van koper- en zilverionen, zullen de ionen de biofilm binnendringen. De sterke samenwerking tussen koper zilver leidt tot het volledig onschadelijk maken van de micro-organismen, zowel de functie als de groei wordt stopgezet en de biofilm kan worden weggespoeld.