Neljäkymmentä vuotta sitten havaittiin, että bakteerit muodostavat biofilmeiksi kutsuttuja rakenteita. Bakteerit elävät biofilmissä kuten ihmiset järjestäytyneessä suurkaupungissa. Biopolymeereistä muodostuvat "rakennukset" suojelevat niiden sisällä olevia bakteereita. Käytettävissä olevat voimavarat jaetaan tehokkaasti bakteerikaupungin asukkaiden kesken, ja koko rakenne limamaisine päällyskerroksineen varjelee yhdyskuntaa ympäristön haittavaikutuksilta. Malliesimerkkeinä tästä ovat Yellowstonen kansallispuiston kuumissa lähteissä viihtyvät limamaiset bakteeriyhdyskunnat.
Bakteerien muodostamien biofilmien on tunnistettu olevan pääasiallisin syy bakteerien kestävyyteen ja vastustuskykyyn. Ne voivat tämän vuoksi vaarantaa ihmisten terveyden, mutta toisaalta biofilmeistä on myös hyötyä – aina maaperän puhdistuksesta energiantuotantoon.
Bakteerien valjastamisessa aiotaan nyt hyödyntää synteettisen biologian tarjoamia keinoja. Synteettinen biologia on uusi tutkimusala, jonka tarkoitus on rakentaa biologisista rakennuspalikoista toiminnallisia kokonaisuuksia.
– Kolmen suomalaisen yliopiston välisen ArtFilm-hankkeen tavoitteena on kehittää uusia työkaluja, joiden avulla biofilmit saadaan muunnettua arvokkaita kemikaaleja tai lääkkeitä tuottaviksi nanotehtaiksi, bakteerien valmistamiksi nanolangoiksi, mikrokokoisiksi polttokennoiksi ja huumeiden tai räjähteiden havaitsemiseen tarkoitetuiksi bioantureiksi. Sovellukset ovat rajattomat, kuvailee hanketta koordinoiva farmaseuttisen biologian professori Pia Vuorela Helsingin yliopiston farmasian tiedekunnasta.
Vuorelan oma tutkimus keskittyy biofilmien terveydenhuollon laitteille tuottamien ongelmien ratkaisuun. Biofilmit ovat ongelmallisia kehoon asetetuissa vierasesineissä, kuten virtsatiekatetreissa. Tutkimuksessa pyritään ymmärtämään, miten biofilmit kiinnittyvät ja keskustelevat keskenään näissä materiaaleissa synteettisen biologian avulla. Tietojen perusteella käytetään esimerkiksi 3D-tulostusteknologiaa uusien henkilökohtaisten laitteiden kehittämisessä.
––––––––––––––––
Professori Pia Vuorela koordinoi Suomen Akatemian FinSynBio-ohjelmaan kuuluvaan Bakteeribiofilmien valmistaminen keinotekoisten nano(bio)komponenttien avulla (ArtFilm) -hanketta. Hankkeeseen osallistuu tutkijaryhmiä Helsingin yliopistosta, Tampereen yliopistosta sekä Åbo Akademista. ArtFilm-hankkeen kokonaisrahoitus on 2,1 miljoonaa euroa.