หลายคนอาจจะไม่เคยรู้จักว่าไบโอฟิล์ม (biofilm) คืออะไร และมีความสำคัญอย่างไรในชีวิตประจำวัน แต่จริง ๆ แล้วไบโอฟิล์มอยู่ใกล้ตัวเรามาก ตัวอย่างที่เห็นได้ง่ายที่สุด คือ คราบสกปรกที่อยู่ในช่องปากหรือที่เรียกว่า คราบพลัค (plaque) ที่เราต้องแปรงฟันเพื่อกำจัดคราบออกจากฟันของเรานั่นเอง หรืออีกตัวอย่างที่เราสามารถเห็นได้ง่ายคือ คราบสกปรกบนกระเบื้องห้องน้ำที่ลื่น ๆ ในอ่างน้ำ ท่อประปา หรือ ท่อที่ใช้ส่งของเหลว เป็นต้น
คราบของไบโอฟิล์มที่เราเห็นนี้ คือ โครงสร้างที่เชื้อจุลินทรีย์สร้างขึ้นมาเหมือนเมือกเพื่อยึดเกาะกับพื้นผิว และใช้ในการดักจับสารอินทรีย์ สารอนินทรีย์ และจุลินทรีย์อื่น ทำให้ภายในโครงสร้างไบโอฟิล์มนี้ สามารถพบการรวมกลุ่มของแบคทีเรียหลายชนิด และยังพบ เชื้อรา ไวรัส และโปรโตซัว ได้อีกด้วย สารที่จุลินทรีย์เหล่านี้สร้างขึ้น คือ extracellular polymeric substance (EPS) ส่วนใหญ่มีองค์ประกอบเป็นพอลิแซคคาไรด์ ทำหน้าที่เหมือนกำแพงหรือเกราะป้องกันสมาชิกที่อยู่ภายในเมืองจากอันตรายที่มาจากสภาวะแวดล้อมภายนอก ส่วนภายในโครงสร้างนี้มีการแลกเปลี่ยนสารที่ประกอบไปด้วยคาร์โบไฮเดรต โปรตีน และกรดนิวคลีอิก ซึ่งเราสามารถพบไบโอฟิล์มเหล่านี้ได้มากบริเวณที่มีความชื้นสูง
การเกิดไบโอฟิล์มเริ่มจากแบคทีเรียมาเกาะติดบนพื้นผิว แล้วเพิ่มจำนวนเซลล์พร้อมกับการสร้างสารเมือกล้อมรอบเซลล์จนเกิดเป็นโครงสร้างไบโอฟิล์มที่แข็งแรง ทำให้เชื้อมีโอกาสรอดและเจริญเติบโตได้ดีกว่าการลอยตัวอยู่ในของเหลว และเป็นการดึงดูดให้เชื้ออื่น ๆ มาเกาะติดกันได้ง่ายขึ้น เกิดเป็นแหล่งเพาะเชื้อของจุลินทรีย์ที่ทำให้เชื้อทนต่อยาฆ่าเชื้อ (antibiotic) หรือสารทำความสะอาดได้มากกว่าปกติ กลายเป็นปัญหาใหญ่ในหลาย ๆ ภาคอุตสาหกรรมที่มีน้ำเข้ามาเกี่ยวข้อง ทำให้เกิดการอุดตันของท่อ และพบการปนเปื้อนของผลิตภัณฑ์ โดยเฉพาะการผลิตอาหารและยา ซึ่งต้องเสียค่าใช้จ่ายในการจัดการที่สูงมาก รวมทั้งการติดเชื้อทางการแพทย์ ที่ทำให้ผู้ป่วยที่ใส่อุปกรณ์ทางการแพทย์ที่ฝังในร่างกายเป็นเวลานานติดเชื้อแทรกซ้อนได้
ด้วยความหลากหลายของแบคทีเรียในโครงสร้างไบโอฟิล์มนี้ จึงต้องมีวิธีการที่ใช้ในการติดต่อสื่อสารกัน โดยใช้ระบบที่เรียกกันว่า ควอรัมเซนซิง (quorum sensing) โดยใช้สารเคมีเป็นเหมือนสื่อกลางในการสื่อสารระหว่างเซลล์ ทำให้แบคทีเรียสามารถควบคุมการตอบสนองต่อสิ่งแวดล้อม และกระตุ้นยีนของแบคทีเรียที่อยู่ใกล้เคียงกันให้ยีนที่เกี่ยวข้องกับการก่อโรค (virulence gene) ตอบสนองและสร้างความรุนแรงในการเกิดโรคได้
การเกิดไบโอฟิล์มนี้ไม่ได้มีแต่ผลเสีย แต่ยังพบโครงสร้างไบโอฟิล์มที่มีประโยชน์ต่อมนุษย์ เช่น
- ไบโอฟิล์มในลำไส้ที่ปกป้องโพรไบโอติก (probiotics) ที่เป็นจุลินทรีย์ที่ดีในลำไส้ ซึ่งจุลินทรีย์เหล่านี้ช่วยป้องกันจุลินทรีย์ก่อโรคในลำไส้และมีการแลกเปลี่ยนสารอาหารระหว่างคนและจุลินทรีย์ด้วย
- การทำเครื่องดื่มชาหมักที่เรียกกันว่า คอมบูชา (kombucha) ที่มีการนำสโคบี้ (SCOBY, symbiotic culture of bacteria and yeast) ซึ่งมียีสต์และแบคทีเรียที่ดีแบ่งตัวจนเห็นเป็นแผ่นฟิล์มหนา นำมาหมักกับชาและน้ำตาล ได้เครื่องดื่มที่มีฤทธิ์เป็นกรด และสร้างโพรไบโอติกที่ดีให้แก่ร่างกาย
- การสร้างไบโอฟิล์มในกลุ่มไรโซแบคทีเรียที่รากของพืช (PGPR, plant growth promoting rhizobacteria) เพื่อช่วยให้พืชเจริญเติบโตได้ดีทำให้ต้านทานต่อการเกิดโรคพืช และช่วยในการตรึงไนโตรเจนได้อีกด้วย
อ้างอิง
