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Tinción con cristal violeta y reflexión óptica de biopelículas

Recientemente se publicó un trabajo de investigación en Materiales demostró la viabilidad de utilizar un nuevo método basado en la tinción con cristal violeta y la reflexión óptica para el análisis cuantitativo de biopelículas.

Haber de imagen: ARTE-ur/Shutterstock.com

¿Qué es una biopelícula?

Una biopelícula es una película delgada que se forma en la superficie de un material u otras interfaces debido a la actividad bacteriana. El biofilm consiste en bacterias, materiales poliméricos extracelulares (EPS) y 80% de agua. EPS contiene ácidos nucleicos, lípidos, proteínas y azúcares. La formación de biopelículas está influenciada principalmente por las superficies de los materiales.

La importancia de los métodos de evaluación de biopelículas adecuados para aplicaciones prácticas

Las características de las bacterias en las biopelículas difieren de las de las bacterias comunes que se encuentran en el aire. Las biopelículas han causado problemas en muchos campos, incluida la ciencia de los materiales, la industria farmacéutica, la ingeniería química, la mecánica, la arquitectura, las ciencias ambientales y la medicina.

La correcta evaluación de las biopelículas es esencial para su control y el desarrollo de materiales anti-biopelículas. Se pueden utilizar varias herramientas analíticas, como microscopios láser confocales y microscopios ópticos, o métodos analíticos, como la espectroscopia Raman, para evaluar cualitativamente las biopelículas.

Los métodos biológicos, incluidos los métodos de tinción y los análisis genéticos, también se pueden utilizar para evaluar las biopelículas. Sin embargo, estos métodos no son adecuados para el análisis de biopelículas para aplicaciones prácticas.

Se requieren métodos de evaluación simples y más rápidos que puedan permitir a los usuarios generales, ingenieros e investigadores evaluar cualitativa y cuantitativamente las biopelículas y el análisis directo de biopelículas en productos con formas grandes e inestables.

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La tinción con cristal violeta se puede utilizar para evaluar las biopelículas. Se utiliza un colorímetro para analizar diferentes estados de tinción para cuantificar la biopelícula. Sin embargo, el uso de un colorímetro para análisis de color es costoso y complejo para aplicaciones prácticas. La evaluación directa de las muestras teñidas es necesaria para simplificar el proceso de evaluación.

Un nuevo método basado en tinción con cristal violeta y reflectancia óptica para la evaluación de biopelículas

Los investigadores propusieron un nuevo método basado en la tinción con cristal violeta y la reflexión óptica para el análisis cuantitativo de biopelículas. Identificaron imágenes normales de las muestras teñidas usando cámaras digitales.

Se utilizaron muestras de láminas de polietileno y titanio puro disponibles comercialmente como sustratos para verificar la viabilidad del método propuesto tanto para materiales poliméricos como metálicos. Se cortaron láminas de titanio y PE de 0,5-1,0 mm de espesor en piezas cuadradas de 10 × 10 mm y se limpiaron con alcohol. Escherichia coli (bacteria coli) como bacteria modelo porque presenta un riesgo bajo, puede tratarse rápidamente y usarse con frecuencia en estudios previos.

La biopelícula se formó usando un método estacionario. El medio líquido Luria-Bertani (LB) se autoclavó durante 15 min a 121 °C y luego bacteria coli Añadido al corredor. La unidad formadora de colonias por mililitro fue 1 x 10 .9 Después de una incubación agitada de 24 horas a 37 °C.

La solución bacteriana se vertió en 12 pocillos de plástico, cada uno de los cuales contenía 1,2 ml de solución bacteriana. Las muestras de polietileno y titanio se sumergieron en los pocillos durante tres días, un día y cero a 25 °C en una incubadora.

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La espectroscopia Raman se realizó utilizando un espectrómetro Raman para confirmar la formación de biopelículas. Se preparó una solución acuosa de cristal violeta al 0,1 % para teñir las muestras de titanio y PE para el análisis de color.

El grado de formación de biopelículas en muestras de polietileno y titanio se evaluó mediante análisis de tinción cuantitativa. La reflectancia óptica mide el color violeta en muestras utilizando colorímetros. A continuación, tres parámetros cromáticos, entre ellos la luminosidad (L.*), un valor rojo/verde (un*), y un valor azul/amarillo (B*), para obtener L.*a*B* plano de color

La reflectividad del color de las muestras teñidas se analizó mediante análisis fotográficos. Se instaló una fuente de luz toroidal con LED blanco, cámara digital y caja negra para obtener imágenes de las muestras.

ImageJ se utilizó para analizar las muestras de imágenes y obtener histogramas para cada color rojo, verde y azul (RGB) de la imagen. Luego, los histogramas se convirtieron al esquema de color XYZ. Los histogramas también se convirtieron al esquema de color Yxy y se trazaron en el esquema de cromaticidad xy.

Los resultados obtenidos con el método de evaluación de biopelículas propuesto se compararon con los obtenidos con el método colorimétrico.

la importancia de estudiar

La espectroscopia Raman confirmó la formación de biopelículas en muestras de polietileno y titanio, respectivamente. La comparación de los resultados de la evaluación del color mostró diferentes valores medios de análisis de imágenes y colorimetría.

Sin embargo, la tendencia y la desviación estándar del cambio de color en muestras sumergidas de titanio y PE fueron similares en ambos métodos, lo que indica la eficacia del método de análisis de imágenes para la evaluación de biopelículas.

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Los resultados de este estudio demostraron que los análisis de imágenes a partir de imágenes de muestras teñidas con solución de tinción de cristal violeta pueden ser una alternativa adecuada al método colorimétrico para evaluar cuantitativamente las biopelículas para aplicaciones prácticas.

referencia

Catón, T.; , Yoshitake, M, Barry, DM y otros. (2022) Análisis cuantitativos de biopelículas mediante tinción con cristal violeta y reflexión óptica. Materiales. https://www.mdpi.com/1996-1944/15/19/6727

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