Descubren nuevos materiales resistentes a las bacterias

Científicos han descubierto una nueva clase de polímeros resistente al ataque de bacterias capaces de formar biofilms.

El descubrimiento se ha realizado con la ayuda de expertos del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) – que desarrollaron un sistema  por el cual miles de polímeros únicos pueden ahora ser examinados simultáneamente. El trabajo ha sido publicado recientemente en la revista Nature Biotechnology.

Los investigadores  demostraron que cuando la combinación de estos nuevos materiales se aplican a la superficie de los dispositivos médicos, repelen a las bacterias y evitan  la formación de biofilms.

Muchos dispositivos médicos de uso común, incluyendo catéteres venosos y urinarios pueden ser infectados por  bacterias que forman comunidades conocidas como biofilms, que las protege contra las defensas naturales y de  los antibióticos.

Los investigadores descubrieron  un nuevo grupo de materiales estructuralmente relacionadas, que contienen ésteres e hidrocarburos cíclicos,  que reducen drásticamente la adherencia de bacterias patógenas (Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus y Escherichia coli).

Estos nuevos materiales pueden prevenir la infección, impidiendo la formación de biofilms en la etapa más temprana posible - cuando las primeras bacterias tratan de adherirse al dispositivo. Al impedir la fijación bacteriana, el propio sistema inmune puede matar las bacterias antes de que tengan tiempo para generar las biofilms.

El descubrimiento de estos nuevos polímeros antiadherentes  es un gran ejemplo de cómo los avances en la ciencia de los materiales  permite  mejorar el rendimiento de los implantes y dispositivos médicos. La siguiente etapa de esta investigación será la fabricación de estos recubrimientos para que el rendimiento de estos materiales pueda ser evaluado clínicamente.

http://www.nottingham.ac.uk/news/pressreleases/2012/august/new-bacteria-resistant-materials.aspx

http://www.nature.com/nbt/journal/vaop/ncurrent/full/nbt.2316.html

Efecto inhibidor de las Furanonas en la producción del Biofilm

Investigaciones han demostrado la capacidad de las furanonas para inhibir la formación de biofilms, bloqueando  el sistema de señalización
entre bacterias o “quorum sensing”. 

Estas complejas comunidades llamadas biofilms, contribuyen a la resistencia y persistencia de muchas bacterias patógenas en las instalaciones donde se procesan alimentos, contribuyendo a la   contaminación de estos mismos.

El control y la erradicación de los  biofilms requieren de distintas estrategias, que incluyen procesos periódicos de limpieza y sanitización, con productos químicos de alta eficiencia.

Para formar los biofilms, las bacterias se comunican entre sí, mediante moléculas señalizadoras,  en un mecanismo conocido como  quorum sensing (QS). Esto estímulos químicos  les permiten agruparse y vivir protegidas por  una matriz viscosa y adherente,  evadiendo  la acción de los sanitizantes y otros productos químicos.

Los científicos están trabajando en el desarrollo de  nuevos desinfectantes, cuyo mecanismo de acción sea el bloqueo del QS. La interferencia en  esta comunicación, impide que las bacterias se agreguen y de esta forma se podría  prevenir la aparición del biofilm.

Con este propósito se ha estado probando la acción de unas  sustancias llamadas furanonas, cuyas moléculas originalmente  fueron aisladas de un tipo de alga llamada Delisea pulchra.  Se han  utilizado variantes sintéticas  de esta sustancia, comprobándose su capacidad de bloquear la comunicación entre bacterias y de inhibir la formación del complejo biofilm de Salmonella entérica.

En la actualidad también se están probando algunos compuestos  sanitizantes a los que se les  adiciona furanonas para potenciar su acción anti biofilm, debido a sus propiedades antagonistas.

Investigaciones sobre la formación inicial de biofilm de  Streptocuccus mutans, principal responsable de la formación de la placa dental y de las caries, han   ratificado el efecto inhibidor de las furanonas sintéticas .

El descubrimiento de estas nuevas moléculas que previenen la formación de la placa bacteriana, por  interferencia con  el QS,  abre un nuevo campo de  investigación para  la ciencia alimentaria y odontológica ,  que podría conducir a soluciones comunes:  “la pasta dental del futuro y el  desinfectante  ideal para combatir el biofilm”.

Principales fuentes de revisión:
http://202.195.182.9/jweb_kqswyx/EN/abstract/abstract2.shtml
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22578766
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1365-2672.2009.04495.x/full
Link Quorum Quenching

Biofilm Presence in Food Industry

Detection, control and elimination of biofilms are fundamental to ensure food safety 

Biofilms are collections of organisms that remain attached to surfaces. They live protected by a slimy matrix composed of extracellular polymers, polysaccharides, proteins and DNA, allowing them protection against adverse environment, besides interfering with the action of chemical agents and disinfectants.

Biofilms may occur on different surfaces, inside of equipment and machinery difficult to clean and closed in any sector of the facilities where appropriate conditions exist for microbial growth (floors, drains, sinks, coolers, etc.). Among the factors that favor development, highlights the presence of moisture, temperature and nutrients accumulated due to poor cleaning and sanitation practices, or inadequate design of equipment or facilities.

The contact of food with microorganisms in the biofilm is caused by improper handling or cross-contamination of products with microbial components present in these pockets of poor health.

Biofilms are a major problem for food safety, allowing the permanent presence of pathogens such as Listeria monocytogenes, Salmonella enterica, Escherichia coli, Campylobacter jejuni and Bacillus cereus, among others.

Strategies to avoid the presence of biofilms in food industry
The agri-food companies should avoid the accumulation of these formations in their facilities, as they are real pockets of recurring contamination of their products and  safety risk.

Recommendations:
- Designing appropriate facilities and equipment to prevent the existence of areas that favor the accumulation of organic matter and that would make the cleaning and sanitizing.
- Optimize process flows, so as to avoid cross contamination.
- Continuous training of food handlers in Good Manufacturing Practices (GMP) and Good Hygienic Practices (GHP).
- Designing appropriate prerequisite programs of HACCP (POES cleaning and sanitizing facilities and equipment, and POES Prevention of cross contamination).
- Using abrasive and hot water systems to remove the exopolysaccharides of the biofilm matrix.
- Use detection systems in surface organic matter (eg. bioluminescence) and other biofilm detection methods.
- Use enzyme systems biofilm removal or business combinations that contain surfactants, oxidants, scavengers and biocides.
- Use of disinfectants effective for disposal, for example,  peracetic acid.

 Source: Review HACCP Consultants
Link 

Presencia de Biofilm en la Industria Alimentaria

La detección, control y   eliminación de los biofilms son aspectos fundamentales  para garantizar la inocuidad en la industria de alimentos.

Los biofilms  son conjuntos de microorganismos que permanecen  adheridos entres sí sobre   superficies. Viven protegidos por una matriz viscosa compuesta por los polímeros extracelulares, conformadas por polisacáridos, proteínas y ADN, que les permiten protección frente al entorno adverso, interfiriendo además  con  la acción de los agentes químicos y desinfectantes. 

Los biofilms se pueden producir en distintas  superficies, en el interior de equipos y maquinarias cerradas  de difícil limpieza y en cualquier sector de las instalaciones donde se den condiciones  adecuadas para el crecimiento microbiano (pisos, desagües, lavaderos, evaporadores, etc.).  Entre los  factores que favorecen el desarrollo, destacan  la presencia de humedad,  temperatura y nutrientes  acumulados,  debido a malas prácticas  de limpieza y sanitización, o  a un inadecuado diseño de los equipos o instalaciones.

El contacto de los alimentos con los microorganismos presentes en el biofilm se produce por una  manipulación inadecuada o por contaminación cruzada  de los productos con los componentes microbianos presentes en estos focos de insalubridad.

Los biofilms constituyen un grave problema para la inocuidad  alimentaria,  ya que permiten  la presencia permanente  de bacterias patógenas, como Listeria monocytogenes, Salmonella enterica, Escherichia coli, Campylobacter jejuni y Bacillus cereus, entre otros.

Estrategias  para evitar la presencia de biofilms en  instalaciones de industrias alimentarias

Las empresas agroalimentarios deben evitar la acumulación de estas formaciones en sus instalaciones, ya que constituyen verdaderos  focos de contaminación recurrente de sus productos, poniendo en riesgo la inocuidad.

Recomendaciones:

- Diseñar adecuadamente las  instalaciones y equipos para evitar la existencia de zonas que favorezcan la acumulación de materia orgánica y que dificulten la limpieza y sanitización.

- Optimizar  los  flujos de los procesos,  de manera de evitar la contaminación cruzada.

- Capacitación contínua de los manipuladores en Buenas Prácticas de Manufactura (BPM) y Buenas Prácticas de Higiene (BPH).

- Diseñar adecuadamente los programas  de prerrequisitos del Sistema HACCP (POES de  limpieza y sanitización de instalaciones y equipos, y el  POES Prevención de la contaminación cruzada).

- Uso de sistemas abrasivos y agua caliente para  remover la matriz de exopolisacaridos del biofilm. 

- Utilizar sistemas de detección de materia orgánica en superficie (por ej. bioluminiscencia) y otros métodos de detección de biofilm.

- Emplear sistemas enzimáticos de eliminación de biofilm o combinaciones comerciales que contengan agentes tensioactivos, oxidantes, secuestrantes   y  biocidas.

- Uso de desinfectantes efectivos para su eliminación, como por ej.  ácido peracético.

Fuente: Revisión editor HACCP Consultores

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Eficacia del método de comunicación entre bacterias

Los científicos han abierto el camino para una  investigación más precisa sobre nuevas formas de combatir infecciones bacterianas peligrosas, demostrando la  teoría del “Quorum Sensing”

Investigadores han demostrado por primera vez, que   la eficacia del método de comunicación de las bacterias, proceso denominado "quorum sensing", depende directamente de la densidad de la población bacteriana. Este trabajo ayudará  a una investigación más amplia en la forma de evitar que las bacterias se comuniquen entre sí con el objetivo de  producir  de toxinas.
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Como algunos organismos patógenos son cada vez más resistentes a los antibióticos tradicionales, los investigadores  están tratando de encontrar otras formas de luchar contra las infecciones. Este nuevo trabajo implica el uso de compuestos que detengan  el quórum sensing, interfierendo con las señales bacterianas y su comunicación.

El quórum Sensing (QS) es el proceso mediante el cual las bacterias se comunican y cooperan entre sí,  por medio de moléculas señalizadoras que controlan, entre otras cosas, la producción de toxinas. QS es por lo tanto, un factor importante en varias  especies bacterianas que causan  infecciones  graves en los seres humanos, incluyendo Pseudomonas aeruginosa, la principal causa de muerte entre los enfermos de fibrosis quística y el Staphylococcus meticilino resistente (MRSA), que es un gran problema clínico en los hospitales.

El doctor Stephen Diggle, dijo: "La premisa fundamental para explicar el QS, es que los factores que controlan su producción, no son  beneficiosos hasta que  una densidad suficiente de bacterias están presentes (quórum) y que el propósito de este mecanismo  es estimular los comportamientos en comunidades, lo que  se logra  sólo cuando se alcanzan  altas densidades de población.

Para un agente patógeno ésto tiene sentido. ¿Por qué producir toxinas cuando no hay muchas células alrededor ¿Por qué no esperar a que un gran número estén presentes y coordinar la producción de la toxina en  masa, que permitan dañar  al huésped?. Este supuesto de  densidad en que se basa el QS  nunca se ha probado experimentalmente hasta ahora. ".

Esta investigación pionera ha sido publicado en la prestigiosa revista internacional, Actas de la Academia Nacional de Ciencias y ha demostrado  por primera vez que la densidad celular es un factor importante en la regulación de QS en Pseudomonas aeruginosa. Usando una combinación de medios de cultivos especiales y técnicas moleculares, se ha demostrado que la señalización del QS se produce en bajas poblaciones de células, pero que no hay ningún beneficio para las bacterias. El QS es  más útil para  cuando hay  altas densidades de células.

Un reto para los investigadores en el futuro es estudiar esto en entornos más naturales, tales como las infecciones. Las bacterias como P. aeruginosa usan el QS para controlar la producción de toxinas y estas nuevas investigaciones ayudarán a explicar cómo ciertas infecciones puede transformarse de repente en peligro para la vida, debido a la masiva liberación de estos componentes. Esto sugiere que controlando cuidadosamente la densidad de población bacteriana en las infecciones, podría ser útil para evitar los daños relacionados con las toxinas.

Fuente: http://www.sciencedaily.com

Effectiveness of the bacteria's communication method

Scientists have opened the way for more accurate research into new ways to fight dangerous bacterial infections by proving a long-held theory about how bacteria communicate with each other.

Researchers in the University's School of Molecular Medical Sciences have shown for the first time that the effectiveness of the bacteria's communication method, a process called 'quorum sensing', directly depends on the density of the bacterial population. This work will help inform wider research into how to stop bacteria talking to each other with the aim of switching off their toxin production
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As some pathogenic organisms are increasingly resistant to traditional antibiotics, medical researchers around the world, including scientists at The University of Nottingham, are trying to find other ways of fighting infection. This new work involves using 'quorum quenching' compounds which interfere with bacterial signalling and disrupt their social lives.

Quorum sensing (QS) is the process by which bacteria communicate and co-operate using signal molecules which control, among other things, the production of toxins. QS is therefore an important factor in a number of bacterial species that cause serious infection in humans including Pseudomonas aeruginosa, a leading cause of death among cystic fibrosis sufferers, and MRSA which is a huge clinical problem in hospitals.

Dr Stephen Diggle said: "The fundamental assumption used to explain QS, is that the production of QS-controlled factors is not beneficial until a sufficient density of cells (a quorum) is present, and that the purpose of QS is to stimulate social behaviours only when high enough bacterial population densities are reached. For a pathogen this makes sense. Why produce toxins when there are not many cells around? Why not wait until a large number are present and coordinate production of toxin on mass which helps to overwhelm a host? This density assumption, upon which the entire QS field is based, has never been experimentally tested until now."

This ground-breaking research has just been published in the leading international journal, Proceedings of the National Academy of Sciences. It shows for the first time that cell density is an important factor in regulating QS in the opportunistic pathogen Pseudomonas aeruginosa. Using a combination of special growth media and molecular techniques, the work has shown that QS signalling occurs in low populations of cells but that there is no benefit to the bacteria of doing so. QS is therefore most useful to the bacteria at high cell densities.

A challenge for researchers in the future is to study this in more natural environments such as infections. Bacteria such as P. aeruginosa use QS to control toxin production and this new research helps to explain how certain infections can suddenly turn life threatening due to massive toxin release. This suggests that carefully controlling bacterial population density within infections could be helpful in avoiding toxin-related damage.

Source: www.sciencedaily.com

Compuesto del ajo reduciría las enfermedades alimentarias

Investigadores de la Universidad de Washington encontraron en el ajo un  compuesto sulfurado que es cien veces más efectivo que dos antibióticos  para   eliminar   a Campylobacter, una de las causas más comunes de enfermedades intestinales.

La investigación fue publicada recientemente en el “Journal of Antimicrobial Chemotherapy”,   abriendo  una puerta a nuevos tratamientos para las carnes crudas y procesadas y para  las superficies donde se  preparan  alimentos.

Campylobacter, patógeno común en enfermedades alimentarias
Campylobacter es  la causa  más común de enfermedades transmitidas por alimentos en Estados Unidos y probablemente en el mundo. Alrededor de 2,4 millones de norteamericanos se ven afectados cada año, con síntomas que incluyen diarrea, calambres, dolor abdominal y fiebre.

Estas bacterias también son responsables de desencadenar casi un tercio de los casos de una rara enfermedad paralizante conocida como el síndrome de Guillain-Barré.

La mayoría de las infecciones se producen por  consumir  carne de ave cruda o poco cocida o alimentos que han sufrido de  contaminación cruzada, a través de las superficies o utensilios utilizados para preparar las aves.

Efecto antimicrobiano del sulfuro de dialilo sobre los biofilms de Campylobacter jejuni
Los investigadores examinaron la capacidad de un compuesto derivado del  ajo, el sulfuro de dialilo,  para eliminar  a la bacteria cuando está protegido por el biofilm,  que hace que ésta sea 1.000 veces más resistente a los antibióticos.  Se encontró que el compuesto puede penetrar fácilmente al biofilm protector y destruir  las células bacterianas mediante la combinación con una enzima que contiene azufre, para  posteriormente cambiar la función de esta enzima,  alterando el metabolismo celular de la bacteria.

Compuesto 100 veces más efectivo que dos potentes antibióticos
Los investigadores encontraron que el sulfuro de dialilo fue 100 veces más eficaz que los antibióticos  Eritromicina y Ciprofloxacino

Dos trabajos previos ya habían demostrado que  el sulfuro de dialilo y otros compuestos orgánicos de azufre eliminaban  a importantes patógenos transmitidos por alimentos, tales como Listeria monocytogenes y Escherichia coli O157: H7. 

Eventuales aplicaciones en la industria alimentaria
Según el estudio, el sulfuro de dialilo puede ser útil en la reducción de los niveles de  Campylobacter en el medio ambiente y para la limpieza de equipos industriales de procesamiento de alimentos, ya que la bacteria se puede encontrar formando  biofilm en ambos lugares.

Este compuesto también se podría  utilizar para limpiar las superficies de preparación de productos alimenticios  y como conservante para algunos  alimentos envasados.

"Esto no sólo extendería  la vida útil de los alimentos, sino que también reduciría el crecimiento de bacterias potencialmente dañinas", señalaron los investigadores.

Fuente: www.sciencedaily.com (01 de Mayo 2012)
Publicación científica:http://jac.oxfordjournals.org

Control de los Biofilms en la Industria Alimentaria

Los biofilms son comunidades complejas de microorganismos que crecen inmersos en una matriz orgánica polimérica extracelular (EPS),  que les permiten  adherirse  a superficies húmedas, vivas o inertes. Estas formaciones pueden presentar una especie microbiana única o contener una comunidad de especies diferentes.

El desarrollo en biofilms es una forma habitual de crecimiento de las bacterias en la naturaleza. Podemos encontrar estos crecimientos  en todos los medios donde existan estos microorganismos: en el medio natural, clínico o en las industrias de alimentos, constituyendo un importante problema de higiene.  En la actualidad se considera que, en condiciones ambientales adecuadas, la mayoría las bacterias son capaces de formar biofilms.

Algunos patógenos bacterianos  con especial importancia en la inocuidad alimentaria, que poseen la capacidad de formar biofilms son: Listeria monocytogenes, Salmonella spp, Escherichia coli, Pseudomonas spp, Campylobacter jejuni, y Bacillus cereus, entre otros.

La formación de biofilms es una estrategia adaptativa que permite a los microorganismos incrementar sus capacidades de supervivencia. Como consecuencia, los métodos habituales de limpieza y desinfección o el uso de antibióticos,  son ineficaces contra las bacterias del biofilm.

En la industria alimentaria es muy común la presencia de biofilms en desagues, equipos y materiales,  ya que pueden formarse en cualquier tipo de superficie,  incluyendo plástico, cristal, madera, metal y sobre los alimentos. Los factores que influyen en su desarrollo son la presencia de humedad, restos de alimentos y procesos defectuosos de limpieza y sanitización.

Estas formaciones pueden contener microorganismos patógenos y presentar una mayor resistencia a la acción de los desinfectantes, incrementan las probabilidades de contaminación del producto y de provocar enfermedades alimentarias, razón por la que se considera que la presencia de biofilms en las superficies de contacto de la industria alimentaria,  constituye un evidente riesgo para la salud.

Además del riesgo de contaminación, el desarrollo de biofilms puede interferir en diferentes procesos y causar daños o corrosión en los equipos. En los sistemas de agua potable,  pueden obstruir las cañerías, disminuyendo su velocidad y su capacidad de transporte.

En la actualidad existe una gran gama de  productos para el control de los biofilms en la industria agroalimentaria,  destacando  algunos productos enzimáticos que degradan y destruyen la biopelícula, en una primera fase, para lograr luego una acción biocida. El ácido peracético ha demostrado ser un potente biocida, ampliamente utilizado y con gran efectividad contra biofilms de  maquinaria que contenga residuos de alimentos.

Algunas investigaciones han demostrado que  la aplicación de bacteriófagos específicos sobre superficies con biofilm, puede significar  una gran ayuda como sistema de control biológico de microorganismos patógenos en las plantas de alimentos.

En la industria alimentaria,  la formación de biofilms puede mantenerse controlada con programas efectivos de limpieza y desinfección,  que se apliquen frecuentemente y de forma adecuada. Sin embargo, la dificultad para erradicar estas formaciones una vez instauradas,  hace que la prevención sea la estrategia de elección para controlar este problema.

Fuente: madrimasd.org - .vigilanciasanitaria.es
http://www.aesan.msc.es/AESAN/docs/docs/evaluacion_riesgos/comite_cientifico/41_Biofilms_12_2.pdf