Bacteriófagos com potencial de aplicação ao controle de biofilmes em membranas de nanofiltração

dc.creatorCamila de Souza Brito
dc.date.accessioned2023-07-06T17:13:23Z
dc.date.accessioned2025-09-09T00:59:28Z
dc.date.available2023-07-06T17:13:23Z
dc.date.issued2022-11-03
dc.description.abstractNanofiltration membrane systems have been used in oil exploration wells in order to reduce the concentrations of salts and sulfates in sea water used in injections. However, these systems are constantly subject to fouling and corrosion mainly due to microbial growth and biofilm formation, which leads to loss of efficiency and increased maintenance costs. The use of bacteriophages for microbial control today presents a biotechnological alternative applicable to the industrial environment. In this context, the present work aims to evaluate the potential of bacteriophages in controlling microbial growth and biofilm formation in nanofiltration membrane systems in a sulfate removal unit (URS). Therefore, at first, 58 morphotypes of aerobic bacteria present in membrane biofilms were isolated, quantified and molecular analysis performed for identification. Of these, 35 were identified by the Maldi-TOF technique as belonging to the genera Ochrobactrum, Brevibacillus, Streptomyces, Bacillus, Microbacterium, Lysinibacillus sp and Serratia and used in microbial control assays on a bench scale using phages belonging to the collection of the Laboratory of Applied Microbiology (LMA) from UFMG. These phages were then tested for their bacteriolytic potential against these isolates and those that showed greater effectiveness were characterized in in vitro parameters. To verify the polyvalence of the phages, they were submitted to the host spectrum test where most bacterial strains were susceptible to the tested phages. Five of the collection's phages showed lytic efficacy against most bacterial strains. However, the 18C phages of Pseudomonas aeruginosa RLI17 and Serratia marcescens P1 RLI 33 stood out and went on to the other characterizations. In tests evaluating the best virus/host cell ratios, called multiplicity of infection (MOI), 18C showed the highest lytic activity at MOI of 10 for most isolates exposed to infection, with reductions greater than 50%. Phage P1 caused infection with an MOI of 0.01 in part of the isolates, however higher MOIs also stood out for this phage. As for the stability of the phages to physical-chemical factors (temperature and pH), both remained viable for pH values ranging from acidic to basic and resisted the maximum evaluated temperature of 60ºC. Finally, tests were carried out to evaluate the bacteriolytic activity of the phages on nanofiltration membranes, in addition to being stable also in synthetic seawater. Both phages controlled most bacterial isolates to which they were exposed. It is concluded that the evaluated phages showed promise and are good candidates for phage therapy in industrial systems.
dc.description.sponsorshipCNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico
dc.description.sponsorshipFAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais
dc.description.sponsorshipCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
dc.description.sponsorshipOutra Agência
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/1843/55888
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal de Minas Gerais
dc.rightsAcesso Restrito
dc.subjectMicrobiologia
dc.subjectFiltração por membranas
dc.subjectBacteriófagos
dc.subjectBiofilmes
dc.subject.otherMembranas de nanofiltração
dc.subject.otherBacteriófagos
dc.subject.otherBiofilmes
dc.subject.otherControle microbiano.
dc.titleBacteriófagos com potencial de aplicação ao controle de biofilmes em membranas de nanofiltração
dc.typeDissertação de mestrado
local.contributor.advisor1Vera Lúcia dos Santos
local.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/2094571540679771
local.contributor.referee1Gabriel Magno de Freitas Almeida
local.contributor.referee1Miriam Cristina Santos Amaral
local.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/1784777204982631
local.description.embargo2024-11-03
local.description.resumoSistemas de membranas de nanofiltração têm sido utilizados em poços de exploração de petróleo com o intuito de diminuir as concentrações de sais e sulfato nas águas marítimas utilizadas nas injeções. No entanto, esses sistemas estão constantemente sujeitos a incrustações e corrosões decorrentes principalmente do crescimento microbiano e formação de biofilmes, o que leva a perda de eficiência e aumento dos custos com manutenção. A utilização de bacteriófagos para o controle microbiano apresenta hoje uma alternativa biotecnológica aplicável ao ambiente industrial. Nesse contexto, o presente trabalho tem como objetivo avaliar o potencial de bacteriofagos no controle do crescimento microbiano e formação de biofilmes em sistemas de membranas de nanofiltração em unidade de remoção de sulfato (URS). Logo, em um primeiro momento 58 morfotipos de bactérias aeróbias presentes nos biofilmes das membranas foram isoladas quantificadas e realizada análise molecular para identificação. Destes, 35 foram identificados pela técnica de Maldi-TOF como pertencentes aos gêneros Ochrobactrum, Brevibacillus, Streptomyces, Bacillus, Microbacterium, Lysinibacillus sp e Serratia e usados em ensaios de controle microbiano em escala de bancada utilizando fagos pertencentes à coleção do Laboratório de Microbiologia Aplicada (LMA) da UFMG. Esses fagos foram então testados quanto ao seu potencial bacteriolítico contra esses isolados e aqueles que apresentaram maior efetividade foram caracterizados em parâmetros in vitro. Para verificar a polivalência dos fagos, eles foram submetidos ao teste de espectro dos hospedeiros onde a maioria das linhagens bacterianas foram susceptíveis aos fagos testados. Cinco dos fagos da coleção, apresentaram eficácia lítica frente à maioria das linhagens bacterianas. Contudo, os fagos 18C de Pseudomonas aeruginosa RLI17 e Serratia marcescens P1 RLI 33 se destacaram e seguiram para as demais caracterizações. Nos testes de avaliação das melhores razões de vírus/célula hospedeira, nomeada de multiplicidade de infecção (MOI), 18C apresentou maior atividade lítica na MOI de 10 para a maioria dos isolados expostos à infecção, com reduções superiores a 50%. O fago P1 causou infecção com a MOI de 0,01 em parte dos isolados, entretanto MOIs maiores também se destacaram para este fago. Quanto à estabilidade dos fagos a fatores físico-químicos (temperatura e pH), ambos mantiveram viáveis para os valores de pH que variaram do ácido ao básico e resistiram a temperatura máxima avaliada de 60ºC. Por fim, foram realizados testes para avaliar a atividade bacteriolítica dos fagos em membranas de nanofiltração, além de serem estáveis também em água do mar sintética. Ambos os fagos controlaram a maioria dos isolados bacterianos aos quais foram expostos, Conclui-se que os fagos avaliados se mostraram promissores e são bons candidatos para a terapia fágica em sistemas industriais.
local.identifier.orcidhttps://orcid.org/0000-0001-9313-0960
local.publisher.countryBrasil
local.publisher.departmentICB - DEPARTAMENTO DE MICROBIOLOGIA
local.publisher.initialsUFMG
local.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Microbiologia

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