Biofilm wytworzony na kateterze przez gronkowca złocistego.5 etapów powstawania biofilmu. 1. początkowe przywiązanie; 2. nieodwracalne przywiązanie; 3. dojrzewanie I; 4. dojrzewanie II; 5. rozproszenie. Każdemu etapowi powstawania biofilmu na schemacie odpowiada mikrofotografia powstającego biofilmu P. aeruginosa. Wszystkie mikrofotografie są przedstawione w tej samej skali.
Biofilm (z ang. film – warstwa) zwany także błoną biologiczną (ang. biological membrane) – złożona wielokomórkowa struktura bakterii (i innych organizmów) otoczona warstwą substancji organicznych i nieorganicznych, produkowanych przez te drobnoustroje, wykazująca adhezję zarówno do powierzchni biologicznych, jak i abiotycznych[1]. Błona biologiczna może odkładać się na granicy faz niezależnie od ich rodzaju. Drobnoustroje wolno żyjące nazywane są planktonem.
Do najlepiej poznanych mikroorganizmów tworzących biofilm można zaliczyć:
Błona biologiczna jest strukturą złożoną pod względem architektury, jak i składu gatunkowego. Przyjmuje się, że w środowisku naturalnym nie występują biofilmy składające się z jednego gatunku. Warto też wspomnieć, że spotykano błony zapewniające środowisko życia organizmów z różnych domen. Przyjmuje się, że 95% drobnoustrojów w środowisku za podstawową formę bytowania przyjmuje formę błony biologicznej[2].
Formowanie się matrycy biofilmu ma na celu ochronę mikroorganizmów (tworzących biofilm) przed degradacyjną działalnością czynników środowiskowych, w tym na działanie antybiotyków.
Biofilm ma udział w patogenezie chorób przewlekłych, zwłaszcza zakażeń towarzyszących stosowaniu cewników, drenów, zakładaniu implantów.
Stanowi poważny problem w zakażeniach wewnątrzszpitalnych.
Złożona struktura biofilmu i odmienne cechy fizjologiczne drobnoustrojów go tworzących, tłumaczą po części ich wysoką oporność na działanie różnych czynników bakteriobójczych, w tym oporność na antybiotyki.
Zwarta struktura biofilmu jest bardzo trudna do usunięcia, dlatego też mycie i dezynfekcja są ważnymi czynnikami mającymi na celu zapobieganie akumulacji materii mikrobiologicznej.
W stomatologii wyróżniamy biofilm wczesny oraz biofilm późny[3]. Różnią się one pod względem zawartości bakterii oraz grubością.
Do negatywnych aspektów obecności biofilmów zalicza się również zjawisko biofoulingu, czyli niepożądanego narastania materiału biologicznego na powierzchniach urządzeń[4]. Wskutek tego zjawiska dochodzi między innymi do zmniejszania wydajności wymienników ciepła[5], zmniejszania efektywności separacji membranowej[6] oraz wzrostu sił tarcia działających na kadłuby okrętów[7].
Obecność biofilmów może również wywierać pozytywne skutki, wynikające ze zdolności niektórych mikroorganizmów do rozkładu szkodliwych związków. Cecha ta wykorzystywana jest w procesie bioremediacji, czyli unieszkodliwianiu zanieczyszczeń obecnych w wodach podziemnych i glebach. Kontrolowaną degradację związków toksycznych prowadzi się również w przeznaczonych do tego celu bioreaktorach[8]. Dzięki obecności biofilmów możliwe jest znaczne zwiększenie wydajności procesów mikrobiologicznych. Wynika to ze znacznie większej gęstości biomasy w porównaniu do mikroorganizmów unoszących się w cieczy oraz z faktu, że znajdujące się na stałym podłożu mikroorganizmy nie są wymywane z urządzenia wraz z przepływającą cieczą[9]. Do tej pory opracowano wiele rozwiązań konstrukcyjnych bioreaktorów, w których dochodzi do zamierzonego narastania biofilmu. Do takich urządzeń zalicza się między innymi złoże biologiczne zraszane, rotacyjny bioreaktor dyskowy, bioreaktor fluidyzacyjny, czy bioreaktor z wewnętrzną cyrkulacją[10].
