Bacteriófagos aplicados ao controle microbiano em sistemas de resfriamento industriais
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Dissertação de mestrado
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Miriam Crisna do Amaral Moravia
Juliana Calábria de Araújo
Vera Lúcia dos Santos
Juliana Calábria de Araújo
Vera Lúcia dos Santos
Resumo
Os bacteriófagos (fagos), vírus que infectam bactérias, têm sido amplamente utilizados como agentes de controle microbiano em diferentes setores devido à sua capacidade de reduzir ou eliminar populações bacterianas. Neste estudo, exploramos a aplicação de bacteriófagos isolados de sistema de resfriamento para o controle de bactérias também isoladas do mesmo sistema. Para tanto, utilizamos dois biorreatores de bancada, que apresentam fluxo contínuo, temperatura controlada em 37°C e alimentados com água sintética de composição semelhante à de um sistema de resfriamento industrial. Os fagos foram caracterizados quanto ao espectro de hospedeiro, multiplicidade de infecção (MOI), atividade bacteriolítica, infectividade em diferentes condições de pH (6,5; 7; 7,5; 8 e 8,5) e temperatura (30,35,40 e 45°C) por meio de ensaios realizados em leitor de Elisa do tipo Varioskan, além de ensaios realizados em frascos de 250 mL e caracterização morfológica via microscopia eletrônica de transmissão (MET), seguida da extração do material genético viral para posterior caracterização genômica. Os resultados demonstraram que todos os 34 fagos analisados apresentaram polivalência. Desses, 10 fagos foram caracterizados como fagos com calda através das análises das morfologias por MET. Três fagos foram avaliados em três diferentes MOI (1,10 e 100), onde a MOI100 se mostrou mais eficaz para os fagos B1 e 12.1.2 e a MOI 1 para o fago18.1.4. Nos testes de infectividade em meio líquido, testou-se 3 bacteriófagos em 12 bactérias. Neste experimento, identificaram-se 6 espécies bacterianas (Sphingopyxis macrogoltabida , Bacillus. pumilus, Aciinetobacter sp. Pseudomonas aeruginosa, Serratia marcescens e Stenotrophomonas maltophilia) que apresentaram maiores reduções de densidade quando tratadas por 6 fagos (12.1.2; P2, 12.2.2, 12.3.3, 18.1.4 e B1). Já os experimentos de infectividade em diferentes faixas de pH e temperatura mostraram que as atividades líticas foram maiores em pH entre 6,5 e 7,5 e entre 30 e 45°C.Nos experimentos de avaliação da eficácia da fagoterapia em reatores, esses foram inoculados com uma mistura de 3 ou 6 espécies bacterianas e fagos correspondentes, testados no teste de infectividade em meio líquido. Os resultados referentes aos monitoramentos de densidade bacteriana demonstraram que nos experimentos tratados com fagos houve controle bacteriano na forma séssil (redução máxima de 100 vezes) e planctônica (controle máximo de 10 vezes) , em que as taxas de controle de bactérias em biofilme se mostraram mais promissoras.
Abstract
Bacteriophages (phages), viruses that infect bacteria, have been widely used as microbial control agents in different sectors due to their ability to reduce or eliminate bacterial populations. In this study, we explored the application of bacteriophages isolated from a cooling system to control bacteria also isolated from the same system. To this end, we used two benchtop bioreactors, which have continuous flow, controlled temperature at 37°C and fed with synthetic water with a composition similar to that of an industrial cooling system. The phages were characterized regarding host spectrum, multiplicity of infection (MOI), bacteriolytic activity, infectivity in different pH conditions (6.5; 7; 7.5; 8 and 8.5) and temperature (30.35, 40 and 45°C) through tests carried out in a Varioskan type Elisa reader, in addition to tests carried out in 250 mL bottles and morphological characterization via transmission electron microscopy (TEM), followed by the extraction of viral genetic material for subsequent characterization genomics. The results demonstrated that all 34 phages analyzed showed polyvalence. Of these, 10 phages were characterized as tailed phages through TEM morphology analysis. Three phages were evaluated at three different MOIs (1,10 and 100), where MOI100 was more effective for phages B1 and 12.1.2 and MOI 1 for phage18.1.4. In infectivity tests in liquid media, 3 bacteriophages were tested in 12 bacteria. In this experiment, 6 bacterial species were identified (Sphingopyxis macrogoltabida, Bacillus. pumilus, Acinetobacter sp., Pseudomonas aeruginosa, Serratia marcescens and Stenotrophomonas maltophilia) that showed greater reductions in density when treated by 6 phages (12.1.2; P2, 12.2.2, 12.3.3, 18.1.4 and B1). Infectivity experiments in different pH and temperature ranges showed that lytic activities were greater at pH between 6.5 and 7.5 and between 30 and 45°C. In experiments evaluating the effectiveness of phage therapy in reactors, they were inoculated with a mixture of 3 or 6 bacterial species and corresponding phages, tested in the infectivity test in liquid medium. The results regarding bacterial density monitoring demonstrated that in the experiments treated with phages there was bacterial control in the sessile form (maximum reduction of 100 times) and planktonic form (maximum control of 10 times), in which the control rates of bacteria in biofilm were shown to be most promising.
Assunto
Microbiologia, Terapia por Fagos, Bacteriófagos
Palavras-chave
Fagoterapia, Bacteriófagos, Sistema De Resfriamento Industrial, Controle Microbiológico, Controle Microbiológico, Microbiologia Ambiental, Remediação
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