{"id":163528,"date":"2019-01-15T07:00:24","date_gmt":"2019-01-15T06:00:24","guid":{"rendered":"https:\/\/innovationorigins.com\/?p=163528"},"modified":"2019-01-15T07:00:24","modified_gmt":"2019-01-15T06:00:24","slug":"naehrstoffversorgung-von-biofilmen-untersucht","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/de\/naehrstoffversorgung-von-biofilmen-untersucht\/","title":{"rendered":"N\u00e4hrstoffversorgung von Biofilmen untersucht"},"content":{"rendered":"
\"Mikroorgansismen,
Biofilme generieren ihre N\u00e4hrstoffversorgung selbst<\/figcaption><\/figure>\n

Was haben Schiffsr\u00fcmpfe und Z\u00e4hne gemeinsam? Die Antwort: An beiden Materialien k\u00f6nnen sich sch\u00e4dliche Biofilme ablagern. Diese eher schleimigen Bel\u00e4ge bestehen aus unz\u00e4hligen Mikroorganismen. In den oben genannten, schlimmsten F\u00e4llen sind es unerw\u00fcnschte Bakterien. Und diese wiederum k\u00f6nnen einige Sch\u00e4den anrichten. So hat Fouling an Schiffsr\u00fcmpfen aufgrund der Gewichtszunahme und des erh\u00f6hten Str\u00f6mungswiderstandes \u00f6konomische Folgen. Karies und Parodontitis hingegen bergen erhebliche gesundheitliche Gefahren. Um der Entstehung von sch\u00e4dlichen Biofilmen entgegenzuwirken, gilt es zun\u00e4chst zu verstehen, wie sie sich weiterverbreiten. Die zentrale Frage lautet also: wie funktioniert ihre N\u00e4hrstoffversorgung?<\/p>\n

Mikroben erzeugen Str\u00f6mung<\/h3>\n

Genau das untersuchte jetzt ein internationales Forscherteam unter der Leitung der Heinrich-Heine-Universit\u00e4t D\u00fcsseldorf (HHU)<\/a>. Es setzte sich aus Mitarbeitern des Instituts f\u00fcr Theoretische Physik II der HHU, aus Stanford<\/a> (USA), Argonne<\/a> (USA) sowie aus Santiago de Chile<\/a> zusammen. Auch kamen die Wissenschaftler aus unterschiedlichen physikalischen Disziplinen wie der Hydrodynamik und Biophysik.<\/p>\n

Zun\u00e4chst entwickelten die Forscher eine umfangreiche mikro-hydrodynamische Theorie. Anschlie\u00dfend analysierten sie diese f\u00fcr verschiedene Bewegungstypen. Die Forscher betrachteten dabei, welche Bewegungsstrategien die einzelnen Bakterien ausf\u00fchrten, um eine Str\u00f6mung zu erzeugen. Denn durch diese stellten die Mikroben sicher, dass die N\u00e4hrstoffe automatisch zu ihnen herantragen wurden. Was wiederum ihre optimale Versorgung garantierte. Kurzum: Die Biofilme generieren ihre N\u00e4hrstoffversorgung selbst. Durch Diversit\u00e4t oder Inhomogenit\u00e4t in den Bewegungen erzeugen sie eine zum Biofilm hingerichtete Str\u00f6mung, die die N\u00e4hrstoffe mitf\u00fchrt.<\/p>\n

Ergebnis adaptierbar<\/h3>\n

Den Umkehrschluss fasst Prof. Dr. Hartmut L\u00f6wen, HHU-Physiker und Mitautor der Studie wie folgt zusammen: \u201eF\u00fchren alle Bakterien die gleichen Bewegungen aus, f\u00fchrt das zum Stillstand des Wasserflusses und damit zu ihrem sicheren Hungertod.” Je nachdem, wie sich die Mikroorganismen bewegen, entstehen bestimmte Muster auf den Biofilmen. Durch diese kann der N\u00e4hrstoffzufluss gesteuert werden. So ist es m\u00f6glich, \u00fcber die St\u00f6rung des Zuflusses, Bakterienkolonien ohne Gift zu zerst\u00f6ren. Andererseits ist es bei gew\u00fcnschten Biofilmen auch denkbar, eine intelligente Kooperation der Mikroorganismen zu f\u00f6rdern. Das w\u00fcrde eine weitfl\u00e4chige Nahrungsmittelversorgung gew\u00e4hrleisten.<\/p>\n

Dieses Prinzip ist \u00fcbrigens nicht auf Bakterien beschr\u00e4nkt. Es gilt auch f\u00fcr Mikroroboter oder \u201ek\u00fcnstliche Schwimmer\u201c. Letztere sind Partikel, die sich mithilfe von Brennstoffen in Bewegung setzen. Sie k\u00f6nnten zum Beispiel dazu verwendet werden, Medikamente im menschlichen K\u00f6rper zu einem gew\u00fcnschten Zielort zu transportieren.<\/p>\n

Die Originalpublikation der Wissenschaftler erschien in der Ausgabe 121 der Fachzeitschrift Physical Review Letters. A. J. T. M. Mathijssen, F. Guzman-Lastra, A. Kaiser, H. L\u00f6wen, Nutrient transport driven by microbial active carpets, Physical Review Letters 121, 248101 (2018).<\/a><\/p>\n

Bild oben: Bewegungsmuster auf einem ebenen Biofilm (blau-rot gef\u00e4rbt) und dadurch erzeugte Flusslinien vom L\u00f6sungsmittel (blau), die f\u00fcr den Transport von N\u00e4hrstoffen (bunte Kugeln) sorgen.\u00a0<\/em>\u00a9\u00a0Stanford University \/ Arnold J. T. M. Mathijssen<\/em><\/p>\n

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