Orientadoesr: Angela Maria Moraes, Silvia Yuko Eguchi / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-07T08:22:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lucchesi_ElianeGama_M.pdf: 1203175 bytes, checksum: 28d918ad922300d0066ef3f03d052bdd (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Biofilme microbiano é definido como uma associação de células microbianas, fixadas a superfícies, bióticas ou abióticas, envolta por uma complexa matriz extracelular de substâncias poliméricas. Os biofilmes representam mais de 90% dos contaminantes existentes em sistemas aquosos, industriais, clínicos e ambientais. A resistência de microrganismos em biofilmes (sésseis) a biocidas é muito maior que a resistência de células livres (planctônicas), quando se compara seus antibiogramas. A rápida e correta avaliação do efeito de agentes antimicrobianos sobre os microrganismos sésseis é muito importante para a adequada seleção das ações corretivas a serem aplicadas em sistemas industriais contaminados. Atualmente, o sistema in vitro mais indicado para gerar, quantificar e erradicar biofilmes é o dispositivo MBECTM, de alto custo, desenvolvido por pesquisadores canadenses. O presente estudo visou o desenvolvimento de um sistema alternativo que fornecesse resultados análogos ao MBECTM, empregando esferas de vidro como suporte para o crescimento de biofilmes ao invés de placas de poliestíreno. Em amostras de três segmentos industriais diferentes (óleo de corte usado na usinagem de metais, amaciante ,. de roupas e caldo de cana) contaminados com microrganismos formadores de biofilmes, foram testadas sete formulações de biocidas em diversas concentrações, tanto no sistema desenvolvido quanto no dispositivo MBECTM. Os biocidas utilizados foram fomecidos pela IPEL Itibanyl Produtos Especiais Ltda, formulados com os seguintes princípios ativos: 2-bromo-2nitropropano-1 ,3-diol (BNP-115); 2-n-octíl-4isotiazolin-3-ona, 2-tiocianometiltiobenzotiazol, dimetílolurea, 5-cloro-2 metil-4isotiazolin-3-ona, 2-metil-4-isotiazolin-3-ona (FBP-124); 2-n-octil-4 isotiazolin-3-ona, dimetilolurea, 1,2-benzisotiazolin-3-ona (FBP-128); sódio-2-piridinatiol-n-óxido (FBP-140); hexahidro-1,3,5-tris(2-hidroxietil) s-triazina (BP-180); 2-bromo-2nitropropano-1,3-diol, 5cloJo-2metíl-4-isotiazolin-3-ona, 2-metil-4-isotiazolin-3-ona (BP-509);e 2-n-octil-4isotiazolin-3-ona, dimethylolurea, 3-iodo-2-propinil butil carbamato (FBP-417). A concentração inibitória mínima. (MIe) dos biocidas e suas concentrações mínimas de morte (CMM) foram determinadas para as bactérias planctônicas do fluido de corte, e a melhor relação custo/benefício foi observada para o biocida BNP-11,5, que apresentou MIC e CMM de 0,014% (v/v). Quanto às células sésseis, formadas em ambos os dispositivos utilizando-se fluido de corte contaminado como inóculo, o biocida de melhor relação custo/benefício foi o BP180. Nos ensaios com amaciante de roupas e caldo de cana, as melhores relações custo/benefício foram verificadas para os biocidas BNP-115, BP-180 e BP-509. A maturidade do biofilme foi muito importante para avaliar a eficácia dos biocidas. Verificou-se, durante o desenvolvimento. do trabalho, que para a concentração de erradicação (CE) do biofílme formado no dispositivo MBECTM ser semelhante às concentrações determinadas nas esferas de vidro, houve a necessidade de um periodo de incubação maior (72 horas) no MBECTM do que no sistema de esferas (48 horas). Os valores de CE determinados para o dispositivo MBEC TM, com 48 horas e 72 horas de incubação foram, respectivamente, 12 vezes maior que a concentração tradicional recomendada e de 30 a 125 vezes tal concentração, dependendo do biocida testado. Estes resultados evidenciaram que a maturidade do biofilme formado a partir do óleo de corte contaminado é atingida mais rapidarTIente no sistema de esferas de vidro do que no dispositivo MBEC TM, mostrando que é possível gerar um biofilme representativo da contaminação industrial em 48 horas no sistema alternativo desenvolvido, agilizando as ações corretivas e evitando ou minimizando principalmente os custos com o descarte das emulsões / Abstract: A microbial biofilm is defined as an association of microbial cells adhered to surfaces, biotic or abiotic, wrapped up in a complex extracellular polymeric matrix. Biofilms represent more than 90% of the existent contaminants in aqueous, industrial, and clinical systems, as well as in the environment. The resistance to biocides of microorganisms in biofilms (sessile cells) is much larger than that observed for cells in suspension (planktonic) when their antibiograms are compared. The fast and correct evaluation of the effect of antimicrobial agents on sessile microorganisms is very important for the appropriate selection of the corrective adions to be applied in contaminated industrial systems. Nowadays, the most indicated system to generate, quantify and eradicate biofilms is the MBECTM device, developed by Canadian researchers. The present study seeked the development of an altemative system to supply results similar to those obtained with the MBEC TM device, employing glass spheres as a support for biofilm growth instead of polystyrene plates. In samples of three different industrial segments (metal working cutting fluid, liquid fabric softener and sugar cane extract), seven commercial biocide formulations were tested in several concentrations, on "'rboth the developed system using glass spheres as support, and on the MBECTM device. The biocides employed were provided by IPEL ltibanyl Produtos Especiais Ltda, and were formulated with the following active agents: 2-brome-2nitropropane-1,3-diol (BNP-115); 2-n-octil-4isotiazolin-3-0ne, 2-tiocianometiltiobenzotiazol, dimethyilolurea, 5cloro-2metil-4-isotiazolin-3-one, 2-metil-4-isotiazolin-3-one (FBP-124); 2-n-octil-4 isotiazolin-3-0ne, dimethylolurea, 1,2-benzisotiazolin-3-0ne (FBP-128); sodium-2piridinatiol-n-oxide (FBP-140); hexahidro-1,3,5-tris(2-hidroxietil) s-triazine (BP-180); 2brome-2nitropropane-1 ,3-diol, 5-cloro-2metil-4-isotiazolin-3-one, 2-metil-4-isotiazolin-3-0ne (BP-509);e 2-n-octil-4-isotiazolin-3-0ne, dimethylolurea, 3-iodo-2-propinil butil carbamate (FBP-417). . The minimum inhibitory concentration (MIC) and minimum concentration of death (CMM) of the different biocides were determined for the cutting fluid planktonic bacteria and the best costlbenefit ratio was observed for BNP-115 biocide, which presented MIC and CMM values equal to 0,014% (v/v). Referring to sessile cells formed on both systems, when the contaminated cutting fluid was used as inoculum, the biocide presenting the best costlbenefit ratio was BP-180. In the tests with liquid fabric softener and sugar cane extract, the best costlbenefit ratios were verified when using BNP-115, BP-180 and BP-509 biocides. The maturity of the biofilm was very important to evaluate the effectiveness of the biocides. It was verified, during the development of the work, that for the eradication concentration (CE) of the biofilm formed in the MBEC TM device to be similar to the concentrations determined in the glass spheres, a larger incubation period was required (72 hours) in MBECTM than in the system constituted of spheres (48 hours). The determined values of CE using the MBECTM device, after incubation periods of 48 hours and 72 hours, were, respedively, 12 times higher than the traditional recommended concentration and from 30 to 125 times such concentration, depending on the tested biocide. These results evidenced that the biofilm formed trom the cutting oil reached its maturity more quickly in the glass spheres system than in the MBEC TM device, showing that it is possible to generate a representative biofilm starting from an industrial contaminated sample in 48 hours in the developed system, accelerating the proper corrective actions and avoiding or minimizing mainly the costs related to emulsion disposal / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Biotecnologicos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Angela Maria Moraes, Silvia Yuko Eguchi / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-07T08:16:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Capelletti_RaquelVannucci_M.pdf: 647054 bytes, checksum: c35c09b03ca4ad293e07ecb39071b2b4 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Biofilmes são associações de espécies microbianas interdependentes, funcionando de forma complexa e coordenada como mecanismo de colonização de superfícies. Quando indesejavelmente instalados em uma planta industrial, os biofilmes contribuem para a contaminação de muitas áreas de processo, pois representam fontes de liberação e disseminação de microrganismos que podem deteriorar produtos, causando prejuízos financeiros e retrabalho, situação esta que pode ser prevenida e/ou controlada. No entanto, sua remoção representa um desafio, principalmente no que diz respeito à determinação do tipo e da dosagem adequada de biocida para este fim. Freqüentemente, a abordagem para a resolução deste problema é empírica. O presente trabalho teve por objetivo desenvolver um protocolo reprodutível para a formação de biofilmes em laboratório a partir de consórcios microbianos e a avaliação de sua susceptibilidade aos biocidas mais recomendados. Foram utilizados como inóculo microrganismos presentes em fluido de corte proveniente da indústria de usinagem de metais, por ser este um dos principais segmentos industriais sujeitos à formação de biofilmes. A metodologia adotada foi a recomendada para a utilização do dispositivo MBEC¿, um aparato amplamente empregado nas áreas médica e odontológica para o estudo de patógenos isolados, enfocando-se no estudo a influência de variáveis como tipo e concentração do inóculo, tempo e temperatura de incubação para a obtenção do biofilme e tempo de sonicação para desagregação do biofilme. Os resultados obtidos mostraram que o procedimento estabelecido para a obtenção in vitro de biofilmes foi plenamente satisfatório utilizando o inóculo constituído do fluido contaminado, e que tais biofilmes foram eficientemente erradicados na presença de biocidas não-oxidantes em concentrações 12 vezes superiores às normalmente empregadas. A temperatura de 25 ou 35°C e período de 48 h de incubação devem ser empregados para o desenvolvimento do biofilme e, para sua desagregação, recomenda-se efetuar a sonicação por 30 minutos. O isolamento das culturas puras a partir do consórcio microbiano original da amostra de fluido de corte, e o estudo dos biofilmes formados a partir das cepas isoladas não resultou na formação de biofilmes com número suficiente de células aderidas, indicando a ocorrência de seleção de cepas sem grande capacidade de adesão e de cepas fastidiosas e até mesmo não-cultiváveis, que requerem condições especiais de cultivo e que são essenciais para corresponder à flora original da amostra na formação do biofilme / Abstract: Biofilms are complex structures consisting of interdependent microbial species associations acting as surface colonization mechanism. Once undesirably installed at an industrial plant, biofilms contribute to contaminate many process areas, because they represent sources of microbial release and dissemination, which can deteriorate products, causing financial damages and work rebdoing, undesirable situations that can be controlled and/or prevented. However, biofilm removal represents a challenge, mainly referring to biocide type and dosage selection. Frequently, empiric approaches are used to solve this problem. The aim of the present work was to develop an in vitro experimental protocol for biofilm formation employing microbial consortia and to evaluate its susceptibility to recommended biocides. Microrganisms contaminating cutting fluid used in metalworking industry were employed as inoculum, since this is one of the main industrial segments subject to frequent biofilm formation. The adopted methodology was the recommended for the use of the MBEC¿ device thoroughly employed in the medical and dentistry areas for the study of isolated pathogenic microorganisms, and the study of the influence of variables such as inoculum type and concentration, incubation time and temperature for biofilm development, and sonication time for disaggregating the biofilms were focused. The achieved results showed that the established procedure for in vitro biofilm development was fully satisfactory when using the inoculum consisting of contaminated cutting fluid and that these biofilms were efficiently eradicated using non-oxidant biocide concentrations twelve times superior to those usually employed. Incubation temperature of 25 or 35°C and 48 h time period should be employed for biofilm development, while a 30 minute sonication period is recommended for disaggregating the biofilm. The isolation of the microorganisms in consortium, in the same cutting fluid, and their use for biofilm formation resulted in insufficient adhered cell numbers, indicating the occurrence of unadherent cells as well as unculturable strains, which require special culture conditions, and are essential for to reflect the original flora in the biofilm formation / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Biotecnologicos / Doutor em Engenharia Química