Biofilm là gì? Tìm hiểu lý do màng Biofilm khiến vết thương chậm lành

1. Biofilm là gì?

Biofilm còn được biết đến với tên gọi "màng sinh học", là một tổ hợp của các vi sinh vật và vi khuẩn liên kết mật mẫu trên bề mặt của một vật chất nào đó, đồng thời biofilm cũng được bao phủ bởi một chất ma trận ngoại bào, trong đó polysaccharide là thành phần chính. 

Vi sinh vật trong Biofilm được tạo từ một hoặc nhiều loại vi khuẩn khác nhau, có vô số các loại vi khuẩn trong màng sinh học này. Nếu xét về cấu trúc, màng Biofilm sẽ không hoạt động, không đồng nhất, có tính phân lớp. Trong những vi khuẩn tạo thành màng Biofilm thì nhóm vi khuẩn không hoạt động, ở trạng thái tĩnh chiếm 1% bên trong lõi của màng là chủ yếu.

Khi trên cơ thể xuất hiện 1 vết thương hở, vi khuẩn sẽ hình thành, xâm nhập khiến cơ thể tổn thương, nhiễm trùng. Khi vi khuẩn xâm nhập, màng Biofilm sẽ được hình thành, chúng sẽ tạo liên kết và nhanh chóng tăng số lượng tạo thành mạng này.

Khi vết thương này có màng Biofilm được hình thành, vi khuẩn sẽ cản trở tiếp xúc với môi trường bên ngoài, gây ra cản trở vật lý và nhờ màng sinh học bao quanh và bám dính vi khuẩn, nên chúng dễ dàng ẩn sâu trong vết thương, tồn tại lâu dài trên bề mặt và khó tiêu diệt. Khi có màng Biofilm bao phủ, vi khuẩn cũng đề kháng lại kháng sinh tốt hơn, khả năng sống sót cao.

Xem thêm bài viết: ANA là gì?

2. Biofilm hình thành ra sao và lý do khiến vết thương chậm lành?

2.1. Giai đoạn hình thành và phát triển của màng Biofilm

Sau khi biết được màng Biofilm là gì, để tạo thành một màng Biofilm, cần phải trải qua các giai đoạn cụ thể dưới đây:

2.1.1. Gắn kết thuận nghịch lên trên giá thể 

Tùy thuộc vào đặc tính lý hóa và trong một số điều kiện nhất định, các vi khuẩn sẽ hình thành các mối tương tác tạm thời, nhờ vào việc nhanh chóng hướng bề mặt với ứng động. Các mối tương tác tạm thời sẽ hình thành nhờ các lực tương tác như lực hút tĩnh điện, Van der Waals, liên kết hydro.

Di chuyển độc lập bằng việc sử dụng các tiêm mao, co rút tế bào qua cử động hay các chất ngoại bào sẽ được tiết ra chất riêng và được một mạng lưới bao bọc, từ đó hình thành nên màng Biofilm. Một màng sinh học có thể được hình thành hay không dựa vào giai đoạn gắn kết thuận nghịch này.

2.1.2. Hình thành lớp tế bào 

Trong giai đoạn 2, khi các tế bào đã dính trên bề mặt giá thể chặt hơn, các tế bào sẽ sử dụng chất hữu cơ trong môi trường và trên bề mặt giá thể để sinh trường tạo thành các vi khuẩn lạc. Các thay đổi về số lượng loài, số lượng tế bào cùng với các cấu trúc tế bào cụ thể.

Các tế bào bám dính chặt hơn nhờ sản sinh ra các chất ngoại bào, không thuận nghịch trừ việc các tác nhân hóa học, vật lý tác động. Các tế bào tiêu giảm các phần phụ trợ tế bào và giảm mức độ sinh trưởng.

2.1.3. Hình thành mạng lưới ngoại bào 

Để liên kết tế bào một cách có tổ chức, các hợp chất polymer ngoại bào tiếp tục được tạo thành nhờ các tế bào, cùng với đó là tạo thành cầu nối từ các vi khuẩn lạc. Các hợp chất này có vai trò trong quá trình thu hút những tế bào sống trôi nổi từ nhiều nơi trong môi trường, có thể từ nhiều loại tế bào khác nhau. Từ đó khiến các lượng polymer ngoại bào và mật độ tế bào trong màng sinh học tăng lên, từ đó màng Biofilm được hình thành.

2.1.4. Màng Biofilm hình thành hoàn chỉnh

Quá trình trưởng thành của các màng sinh vật bắt đầu khi tế bào sinh vật bám dính không thuận nghịch trên bề mặt. Các tế bào này phân chia ra và phát triển, tạo thành cụm tế bào vi khuẩn, qua đó mở rộng dần về các không gian và màng Biofilm được tạo thành hoàn chỉnh.

Chỉ với một phạm vi ban đầu, màng Biofilm có thể gia tăng mức độ phức tạp và mở rộng về không gian tùy vào điều kiện môi trường. Một màng sinh học khi được hoàn thành toàn diện sẽ được bao quanh từ các kênh vận chuyển nước có đặc tính thẩm thấu cao, có cấu trúc giống với tháp hình nấm, qua đó các chất dinh dưỡng và oxy được tạo điều kiện phát triển từ bên trong màng.

2.1.5. Quá trình tách rời 

Do nhu cầu về dinh dưỡng trong môi trường nuôi cấy, màng sinh học bị giới hạn khả năng phát triển cũng như do biểu hiện của các phân tử cảm ứng do mật độ tế bào. Khi các phân tử này được giải phóng ra, nhằm tích tụ các sản phẩm độc hại, đáp ứng với những hạn chế về dinh dưỡng cùng với một số nhân tố khác, gồm nguồn cung cấp cacbon, oxy và yếu tố pH.

Khi một màng sinh học đạt tới mức cân bằng động tối đa hay đạt tới khối lượng tối đa trong một số trường hợp, các tế bào trong đó sẽ tách rời tự động và tạo nên vi khuẩn lạc từ các tế bào của một màng khác. Trong điều kiện thiếu hụt dinh dưỡng hoặc oxy trong các màng Biofilm, các chất polymer bị phân hủy ngoại bào vẫn có thể diễn ra.

Quá trình này hình thành liên quan từ sự tăng cường biểu hiện tạo thành các liên kết yếu hơn trong màng sinh học từ các biểu hiện của gen mã hóa bởi enzyme phân hủy carbohydrate, từ đó các tế bào riêng rẽ được phân tác. Các operon mã hóa từ protein lông roi sẽ được chuẩn bị cho những tế bào sống tự do nên sẽ tăng cường biểu hiện khi tách khỏi màng Biofilm.

2.2. Lý do màng Biofilm khiến vết thương chậm lành

Màng Biofilm tác động liên những vết thương bởi các nguyên nhân dưới đây, làm vết thương hở chậm lành:

- Ngăn vi khuẩn tiếp xúc với thiên nhiên và môi trường bên ngoài, hình thành rào cản vật lý.

- Vi trùng, vi khuẩn có khả năng sống sót lâu trên bề mặt phẳng, bám dính tốt và ẩu giấu sâu bên trong vết thương hở do lớp polysaccharide bao phủ. Với sự ảnh hưởng tác động của kháng sinh hay hiện tượng thực bào hình thành, chúng vẫn đề kháng tốt.

- Khi ngưng sử dụng thuốc, các vi khuẩn trong màng Biofilm đang ở trạng thái không hoạt động sẽ hồi sinh và khiến nhiễm trùng trở lại. 

- Các vi khuẩn cũng dễ dàng tiếp xúc với nhau thuận tiện hơn nhờ màng Biofilm, tăng khả năng kháng kháng sinh và tăng động lực. Các vi khuẩn có thể chống chọi được các kháng sinh ở liều lượng cao dưới sự bảo vệ từ màng Biofilm. Còn nếu không có màng Biofilm hoặc vi khuẩn không nằm trong màng này, một lượng liệu kháng sinh bằng 1/1000 liều lượng này đã bị hủy hoại.

- Để vết thương mau lành, tránh bị mưng mủ và khó điều trị việc loại trừ màng Biofilm là nhu cầu cần thiết và nhanh chóng được thực hiện.

3. Ngăn ngừa hình thành màng Biofilm bởi Nano bạc

Nano bạc tạo nên từ các hạt bạc khoảng 1 tới 100 nm và có diện tích bề mặt khá lớn, làm chúng gia tăng khả năng tiếp xúc với vi khuẩn và nấm mốc. Bởi vậy, ngay khi tiếp xúc, hiệu quả diệt khuẩn tức thời tăng cao, tới 99% khả năng tiêu diệt vi khuẩn.

Tình trạng kháng kháng sinh đang tăng nhanh và lo ngại, các chất kháng khuẩn hầu như không thể phá vỡ các lớp sinh học. Bởi vậy, sự ra đời của Nano bạc là một giải pháp vô cùng khả thi, ngăn ngừa hình thành màng Biofilm và có tác dụng diệt khuẩn.

Khi tích tụ các Nano bạc trong tế bào hay việc hình thành những vết Nano bạc tế bào vi khuẩn, các vi trùng, vi khuẩn sẽ chết dần dần. Các hạt Nano bạc sẽ hạn chế vi khuẩn bám trên bề mặt vết thương hay ngăn sự phát triển của chúng do cấu trúc bề mặt tinh thể của chúng và tỷ lệ thể tích, bề mặt lớn. Khi các tế bào vi khuẩn bị phá hủy, chúng sẽ không thể tạo thành màng Biofilm, tránh được nguyên nhân khiến vết thương mau lành, ví dụ như vết thương ở trĩ.

Hy vọng qua bài viết này, bạn đã biết được Biofilm là gì cùng những thông tin cần thiết về Biofilm. Màng sinh học này khiến vết thương chậm lành hơn thông thường vì tạo thành vết màng khiến vi khuẩn không thể tiếp xúc kháng sinh và môi trường bên ngoài. Việc sử dụng Nano bạc chính là một giải pháp giúp các tế bào trên cơ thể loại bỏ vi khuẩn hình thành Biofilm hay tiêu diệt các vi khuẩn, giúp vết thương nhanh hồi phục.