NA BYUNG KWAN;SANG BYUNG IN;PARK DAE WON;PARK DOO HYUN
Journal of Microbiology and Biotechnology
/
v.15
no.6
/
pp.1221-1228
/
2005
Carbon electrode was applied to a wastewater treatment system as biofilm media. The spatial distribution of heterotrophic bacteria in aerobic wastewater biofilm grown on carbon electrode was investigated by scanning electron microscopy, atomic force microscopy, and biomass measurement. Five volts of electric oxidation and reduction potential were charged to the carbon anode and cathode of the bioelectrochemical system, respectively, but were not charged to electrodes of a conventional system. To correlate the biofilm architecture of bacterial populations with their activity, the bacterial treatment efficiency of organic carbons was measured in the bioelectrochemical system and compared with that in the conventional system. In the SEM image, the biofilm on the anodic medium of the bioelectrochemical system looked intact and active; however, that on the carbon medium of the conventional system appeared to be shrinking or damaging. In the AFM image, the thickness of biofilm formed on the carbon medium was about two times of those on the anodic medium. The bacterial treatment efficiency of organic carbons in the bioelectrochemical system was about 1.5 times higher than that in the conventional system. Some denitrifying bacteria can metabolically oxidize $H_{2}$, coupled to reduction of $NO_{3}^{-}\;to\;N_{2}$. $H_{2}$ was produced from the cathode in the bioelectrochemical system by electrolysis of water but was not so in the conventional system. The denitrification efficiency was less than $22\%$ in the conventional system and more than $77\%$ in the bioelectrochemical system. From these results, we found that the electrochemical coupling reactions between aerobic and anaerobic reactors may be a useful tool for improvement of wastewater treatment and denitrification efficiency, without special manipulations such as bacterial growth condition control, C/N ratio (the ratio of carbon to nitrogen) control, MLSS returning, or biofilm refreshing.
This work investigated the potential of curcumin (CCM) and (-)-epigallocatechin gallate (EGCG) to inhibit N-acyl homoserine lactone (AHL)-mediated biofilm formation in gram-negative bacteria from membrane bioreactor (MBR) activated sludge. The minimum inhibitory concentrations (MICs) of CCM alone against all the tested bacteria were 200-350 μg/ml, whereas those for EGCG were 300-600 μg/ml. Biofilm formation at one-half MICs indicated that CCM and EGCG alone respectively inhibited 52-68% and 59-78% of biofilm formation among all the tested bacteria. However, their combination resulted in 95-99% of biofilm reduction. Quorum sensing inhibition (QSI) assay with known biosensor strains demonstrated that CCM inhibited the expression of C4 and C6 homoserine lactones (HSLs)-mediated phenotypes, whereas EGCG inhibited C4, C6, and C10 HSLs-based phenotypes. The Center for Disease Control biofilm reactor containing a multispecies culture of nine bacteria with one-half MIC of CCM (150 μg/ml) and EGCG (275 μg/ml) showed 17 and 14 μg/cm2 of extracellular polymeric substances (EPS) on polyvinylidene fluoride membrane surface, whereas their combination (100 μg/ml of each) exhibited much lower EPS content (3 μg/cm2). Confocal laser scanning microscopy observations also illustrated that the combination of compounds tremendously reduced the biofilm thickness. The combined effect of CCM with EGCG clearly reveals for the first time the enhanced inhibition of AHL-mediated biofilm formation in bacteria from activated sludge. Thus, such combined natural QSI approach could be used for the inhibition of membrane biofouling in MBRs treating wastewaters.
Biofilm and aeration tank of pilot and full RABC (rotating activated Bacillus contactor) plant were analyzed to characterize and determine bacterial community structure in food wastewater treatment system at winter. Concentration of heterotrophic bacteria and Bacillus group was $10^7$ and $10^5$ CFU/ml, respectively, at biofilm of pilot-plant while others represented $10^6$ and $10^4$ CFU/ml, respectively. Five and eight phyla were detected at biofilm of pilot- and full-plant, respectively, by 16S rDNA sequencing. Biofilm of pilot-plant was dominated by ${\beta}$-Proteobacteria (38.8%), ${\gamma}$-Proteobacteria (22.4%), and Bacteroidetes (12.2%), and the most dominant genus was Zoogloeae genus (22.4%). Candidate division TM7 (12.5%) was only detected at biofilm of full-plant and it was dominated by Bacteroidetes (33.3%), ${\gamma}$-Proteobacteria (29.2%), and ${\beta}$-Proteobacteria (20.8%). Clostridium genus specific primer set enabled to detect the sequences of Clostridium genus. These suggested that anaerobic and aerobic bacteria were coexisted even from the initial period of biofilm formation and ${\beta}$-Proteobacteria, ${\gamma}$-Proteobacteria and Bacteroidetes were major phyla in biofilm of food wastewater treatment system at winter.
Naphthalene-degrading bacteria Pseudomonas aeruginosa CZ6 isolated from contaminated soil can adhere to crystal naphthalene and produce extracellular polymeric substance. LB, YM and MSM medium were used as culture mediums to investigate the formation of biofilm. Biofilm was developed the most in LB medium by Pseudomonas aeruginosa CZ6. In the culture, strain CZ6 growth was rarely affected by naphthalene concentration. Optimal culture condition was $30^{\circ}C$ and pH 7 at 0.10% substrate and 150 rpm shaking. The effect of culture medium on naphthalene degradation in the two soil slurry system was evaluated. The initial degradation rate of naphthalene was highest in the MSM medium of soil slurry. However, the sorbed naphthalene was rapidly degraded at the LB medium when naphthalene availability in liquid was limited. The results of this study suggest that biofilm formation and extracellular polymeric substance production increased bioavailability of soil sorbed naphthalene.
Kim, Jong-Hyun;Kim, Cheorl-Ho;Hacker, Jorg;Ziebuhr, Wilma;Lee, Bok-Kwon;Cho, Seung-Hak
Journal of Microbiology and Biotechnology
/
v.18
no.1
/
pp.28-34
/
2008
Biofilm formation in association with the intercellular adhesion (icaADBC) gene cluster is a serious problem in nosocomial infections of Staphylococcus aureus. In all 112 S. aureus strains tested, the ica genes were present, and none of these strains formed biofilms. The biofilm formation is known to be changeable by environmental factors. We have found about 30% of phase variation in these strains with treatment of tetracycline, pristinamycin, and natrium chloride. However, this phenotype disappeared without these substances. Therefore, we have constructed stable biofilm-producing variants through a passage culture method. To explain the mechanism of this variation, nucleotide changes of ica genes were tested in strain S. aureus 483 and the biofilm-producing variants. No differences of DNA sequence in ica genes were found between the strains. Additionally, molecular analysis of three regulatory genes, the accessory gene regulator (agr) and the staphylococcal accessory regulator (sarA), and in addition, alternative transcription factor ${\sigma}^B$ (sigB), was performed. The data of Northern blot and complementation showed that SigB plays an important role for this biofilm variation in S. aureus 483 and the biofilm-producing variants. Sequence analysis of the sigB operon indicated three point mutations in the rsbU gene, especially in the stop codon, and two point mutations in the rsbW gene. This study shows that this variation of biofilm formation in S. aureus is deduced by the role of sigB, not agr and sarA.
Citrobacter sp. is a cause of significant opportunistic nosocomial infection and is frequently found in human and animal feces, soil, and sewage water, and even in industrial waste or putrefaction. Biofilm formation is an important virulence trait of Citrobacter sp. pathogens but the process and characteristics of this formation are unclear. Therefore, we employed in vitro assays to study the nutritional and environmental parameters that might influence biofilm formation of C. werkmanii BF-6 using 96-well microtiter plates. In addition, we detected the relative transcript levels of biofilm formation genes by RT-PCR. Our results indicated that the capacity of C. werkmanii BF-6 to form biofilms was affected by culture temperature, media, time, pH, and the osmotic agents glucose, sucrose, NaCl, and KCl. Confocal laser scanning microscopy results illustrated that the structure of biofilms and extracellular polysaccharide was influenced by 100 mM NaCl or 100 mM KCl. In addition, nine biofilm formation genes (bsmA, bssR, bssS, csgD, csgE, csgF, mrkA, mrkB, and mrkE) were found to contribute to planktonic and biofilm growth. Our data suggest that biofilm formation by C. werkmanii BF-6 is affected by nutritional and environmental factors, which could pave the way to the prevention and elimination of biofilm formation using proper strategies.
Kim, Hyeon Joong;Lee, Jae Hoon;Ahn, Dong Uk;Paik, Hyun-Dong
Food Science of Animal Resources
/
v.40
no.6
/
pp.1001-1013
/
2020
The formation of biofilms on the enamel surface of teeth by Streptococcus mutans is an important step in dental plaque formation, demineralization, and early caries because the biofilm is where other bacteria involved in dental caries attach, grow, and proliferate. The objectives of this study were to determine the effect of phosvitin (PSV) on the biofilm formation, exopolysaccharides (EPS) production, adherence activity of S. mutans, and the expression of genes related to the compounds essential for biofilm formation (quorum-sensing inducers and components of biofilm matrix) by S. mutans. PSV significantly reduced the biofilm-forming activity of S. mutans and increased the degradation of preformed biofilms by S. mutans. PSV inhibited the adherence activity of S. mutans by 31.9%-33.6%, and the production of EPS by 62%-65% depending upon the strains and the amount of PSV added. The expressions of genes regulating the production of EPS and the quorum-sensing-inducers (gtfA, gtfD, ftf, relA, vicR, brpA, and comDE) in all S. mutans strains were down-regulated by PSV, but gtfB was down-regulated only in S. mutans KCTC 5316. Therefore, the anti-biofilm-forming activity of PSV was accomplished through the inhibition of biofilm formation, adherence activity, and the production of quorum-sensing inducers and EPS by S. mutans.
Kim Jin Wook;Joo Chi Un;Park Jin Yong;Lee Song Ae;Kim In Hae;Lee Jae Hwa
Environmental Mutagens and Carcinogens
/
v.25
no.4
/
pp.157-160
/
2005
Antibiotic resistance of bacteria in the biofilm mode of growth contributes to the chronicity of infection and disease. The penetration of antibiotic, through biofilm developed in an itt vitro model system was investigated. Antibiotic resistant bacteria (E. coli) were obtained from Culture Collection of Antibiotic Resistant Microbes. Ca-alginate bead used as simulated biofilm and a cell entrapment test using compressed air were experiment for the improvement cell viability. Antibiotic susceptibilities though biofilms was measured by assaying the concentration of antibiotic that diffused through the biofilm to minimal inhibition concentration (MIC). Survival of immobilized cells were reduced as compared to free cells. In case of antibiotic susceptible E. coli reduced continuously, but antibiotic resistant E. coli kept up survival rate constantly. Survival was showed after exposed to the antibiotics that the more treated antibiotic resistant E. coli and low concentration of antibiotics) the more survived.
Objectives: The purpose of this study was to investigate changes in the composition of artificial cariogenic biofilms using a Streptococcus mutans biofilm model over a period of time. Methods: We analyzed the dry weight, colony forming unit (CFU) number, extracellular polysaccharide (EPS) biovolume, and acid production rate of S. mutans biofilms formed on saliva-coated hydroxyapatite discs after 26 h, 50 h, 74 h, 98 h, 171 h, and 195 h. In addition, we performed a laser scanning confocal fluorescence microscopy to determine the bacterial volume, EPS biovolume, and biofilm thickness. We calculated the biofilm density using dry weight and EPS biovolume. Results: Over a period of time, there was no change in the CFU number and acid production rate of S. mutans biofilms, but there was an increase in the dry weight and EPS biovolume of S. mutans biofilms. The bacterial volume, EPS biovolume, and biofilm thickness only increased in the 50-h-old biofilm; however, no change was observed in 50-195-h-old biofilms. In addition, an increase in the biofilm density was observed over time. Conclusions: These results suggest that the acid production ability of cariogenic biofilms does not change, but the biofilm density increases over time. However, due to scientific information, further research needs to be conducted in the field of dentistry to get further insights on the progression of cariogenic biofilms over time.
Enterotoxigenic Bacteroides fragilis (ETBF) is the main pathogen causing severe inflammatory diseases and colorectal cancer. Its biofilm plays a key role in the development of colorectal cancer. The objective of this study was to determine the antagonistic effects of cell-free supernatants (CFS) derived from Clostridium butyricum against the growth and biofilm of ETBF. Our data showed that C. butyricum CFS inhibited the growth of B. fragilis in planktonic culture. In addition, C. butyricum CFS exhibited an antibiofilm effect by inhibiting biofilm development, disassembling preformed biofilms and reducing the metabolic activity of cells in biofilms. Using confocal laser scanning microscopy, we found that C. butyricum CFS significantly suppressed the proteins and extracellular nucleic acids among the basic biofilm components. Furthermore, C. butyricum CFS significantly downregulated the expression of virulence- and efflux pump-related genes including ompA and bmeB3 in B. fragilis. Our findings suggest that C. butyricum can be used as biotherapeutic agent by inhibiting the growth and biofilm of ETBF.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.