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Head of Department

Prof. Dr. Thomas Schwartz

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Natürliche und Modellbiofilme auf Oberflächen

Biofilm

 

 

Biofilme sind bakterielle Zellverbände von Mikroorganismen auf Oberflächen von natürlichen Systemen und Werkstoffen und sind somit ubiquitär in der Umwelt vorhanden. Sie können als biologischer Filter Bestandteil von großtechnischen Aufbereitungsprozessen sein. Sie entnehmen der Umgebung gelöste, biologisch abbaubare Inhaltsstoffe, transformieren oder mineralisieren sie und bilden lokal immobilisierte Biomasse. Biofilme stellen allerdings auch ein Keimreservoir dar, von dem u.U. eine Kontamination mit hygienisch relevanten Bakterien ausgehen kann.

 


Zur Populationsanalyse geben molekularbiologische Methoden Informationen über die Zusammensetzung der Biofilme, sowie ihre räumliche und zeitliche Variabilität. Zielmoleküle bei diesen Techniken sind u.a. Regionen im Erbgut (z.B. rDNA), die unabhängig vom physiologischen Status in allen Organismen vorhanden sind. Mit Hilfe molekularbiologischer Analysemethoden können Entwicklungsstadien der Biofilme über die Expression von bestimmten Genen in den beteiligten Bakterien erkannt werden. Selbst Bakterien, die nicht mehr kultivierbar sind, aber dennoch leben und vermehrungsfähig bleiben, werden dadurch erfasst.


Der Einfluss von natürlichen Materialen oder modifizierten Oberflächen auf Biofilme wird in verschiedenen Forschungsansätzen untersucht. In Zusammenarbeit mit diversen Arbeitsgruppen aus dem BioInterface Programm und der weiteren Arbeitsgruppen des KIT wird die Modifikation der Oberflächen und ihr Einfluss auf das Biofilmwachstum untersucht.

 

Arbeitsmethoden

 

 

  • PCR-DGGE / SSCP Analysen zur Taxonomie

     

  • Genexpressionsanalysen zum Nachweis von Adhäsinen, Stressantworten, Quorum sensing Regulatoren

     

  • Fluoreszenz In Situ Hybridisierung (FISH)

     

  • Quantitative Methoden zur Bestimmung von Bakterienspezies oder –gruppen (RealTime PCR)

     

  • Speziesidentifizierung mittels Sequenzierung (Kapillarelektrophorese)


 

Biofilm_ESEM

Natürliche Biofilme nach Färbung mit dem DNA-bindenden Fluorochrom Syto9 (links; A. Rieder, IFG) und ESEM Aufnahme (rechts; F. Friedrich, IFG).