Большинство бактериальных клеток способны использовать как планктонные (свободно) и гостиной поверхностно-прилагается (сидячие) режимы роста 1. В поверхностно-прикреплен режиме роста, бактериальные клетки секретируют и закрывать себя в больших количествах внеклеточных полимерных веществ (EPS) с образованием биопленок. САЭ в основном состоит из белков, экзополисахарида, внеклеточной ДНК и имеет важное значение для образования биопленки 2. Она служит в качестве физической эшафот, с помощью которых бактерии могут использовать для дифференциации пространственно и защищает бактерии от вредных условий окружающей среды и ответов хоста. Различные компоненты имеют различные EPS роли в формировании биопленки 3 и изменения в экспрессии EPS компонентов может резко переделывать биопленки структуры 4. EPS компоненты могут также функционировать в качестве сигнальных молекул 5, и недавние исследования показали, определенные EPS компоненты, взаимодействующие с микробными клетками, чтобы направлять их миграции и биопленки различийerentiation 6-8.
Исследования на акцию значительно продвинулся вперед на основе морфологических анализов биопленок, полученных мутантов, дефектных по конкретной составляющей EPS 9,10. Кроме того, EPS обычно характеризуется в макро-масштабе (основная характеристика) 11. Морфологического анализа, однако, может не хватает количественной деталь и навальный характеристику, которая возвращает средние значения, теряет детали, которая существует в неоднородности биопленки. Существует в настоящее время растет тенденция к прогрессу в режиме реального времени характеристике механических свойств пенополистирола на микро-масштабе. Этот протокол показывает, как частица отслеживания микрореология способен определить пространственно-временные эффекты матричные компоненты Пеле и PSL экзополисахариды на вязкоупругости и эффективного сшивания Синегнойной биопленок 4.
Пассивный микрореология простой и недорогой относительной влажностиМетод eology, что обеспечивает высокую пропускную способность пространственного микрореологических выборки материала на сегодняшний день 12,13. В пассивном микрореологии, зонд сферы размещаются в образце и их броуновское движение, движимый тепловых энергий (к Б Т) следует видео микроскопии. Несколько частицы могут быть отслежены одновременно, и зависящие от времени координаты частиц следовать обычной случайное блуждание. Таким образом, в среднем, частицы остаются в том же положении. Тем не менее, стандартное отклонение смещений или средний квадрат смещения (MSD) частиц, не равна нулю. Так поступать вязких жидкостей, частица МСД в вязкой жидкости линейно возрастает с течением времени. В противоположность этому, полимерный сшивающий найти в вязкоупругих или эластичные вещества помогают им противостоять поток, и частицы становятся ограничены в своих перемещений, что приводит к плато на кривой MSD (1А). Это наблюдение следует соотношение MSDαt a, где α является диффузная показатель, который соотношение упругих и вязких вкладов вещества связаны. Для частиц, движущихся в вязкой жидкости а = 1, в вязкоупругих веществ 0 <α <1, и в упругих веществ α = 0. МСД также могут быть использованы для вычисления соответствия ползучести, которая является тенденция материала деформироваться постоянно в течение Время и оценивает, насколько легко материальные распространяется.
Размер, плотность и химии поверхности частицы имеют решающее значение для правильного применения микрореологических эксперимента и выбраны по отношению к изучаемой системе (в данном случае полимеры по биопленки матрицы см Фигура 1В). Во-первых, частицы измеряет реологию вещества со структурами, которые намного меньше, чем самой частицы. Если структуры вещества являются подобного масштаба в частицы, движение от номиналачастица возмущается по форме и ориентации отдельных структур. Тем не менее, если структуры, окружающие частицы гораздо меньше, этот эффект мал и усреднены, представляя однородной среде с частицей (Фиг.1В). Во-вторых, плотность частицы должны быть аналогичны среды (1,05 г мл -1 для сред на основе воды), так что осаждение и избежать силы инерции можно пренебречь. Большинство частиц полистирола решеток соответствуют указанным выше критериям. В идеале, частица не взаимодействует с полимерами биопленки матрицы, как реологические толкование MSD частиц имеет место только при движении является случайным, что обусловлено тепловой энергии и столкновения с веществом структур. Это можно наблюдать, проверяя стремится ли зонд частиц, чтобы связать или отскакивать от поверхности предварительно выращенных биопленки. Тем не менее, несмотря на отсутствие притяжения к биопленки, частицы должны иметь возможность быть включены в матрицу.Кроме того, физико-химических неоднородность биопленки может привести к различные частицы быть более подходящим в качестве зондов в различных регионах биопленки. Таким образом, частицы различных размеров и поверхностной химии следует наносить на биопленки.
Таким образом, частица MSD может дать полезную информацию о том, как различные компоненты вносят вклад в реологические свойства и распространение биопленки. Кроме того, использование различных зондов позволяет извлекать информацию о пространственном физико-химической неоднородности биопленки. Этот метод может быть использован для тестирования эффекта антибактериальной терапии на механические свойства биопленки, или применительно к биопленок смешанных видов, чтобы исследовать, как механические свойства биопленки меняются от внедрения других видов. Частица паспорт безопасности также могут быть полезны для характеристики биопленки разгон. Такие исследования будут полезны в нашем понимании биопленок, потенциально улучшая биопленки процедуры вй инженерно биопленок для полезной деятельности.