Методологические аспекты исследований состава биопленок in vitro, ex vivo, in vivo | Methodological aspects of research of composition of biofilms in vitro, ex vivo, in vivo

Russian. Представлены общие закономерности формирования трехмерной многослойной гетерогенной структуры биопленок in vitro, ex vivo, in vivo. Установлено, что массовая доля клеток биопленок составила 86,8…91,4%, межклеточного матрикса – 8,9…13,2%, что обусловлено строением клеточной стенки микроорганизмов, синтезирующей межклеточный матрикс. Преимущества просвечивающей и сканирующей электронной микроскопии – визуализация L-форм и количественная оценка диаметра, периметра, высоты, площади, объема и химического состава клеток и межклеточного матрикса микроорганизмов. Лазерная модуляционная интерференционная микроскопия позволила исследовать биопленки в режиме реального времени без фиксации и окрашивания микроорганизмов; фазово-контрастная микроскопия – внутрипопуляционные и межпопуляционные взаимодействия в зависимости от изменения pH среды, содержания кислорода и других химических и физических факторов. Люминесцентная микроскопия – перспективный способ для детекции некультивируемых жизнеспособных клеток микроорганизмов. Применение модифицированной окраски по Граму, использование раствора Crocus sativus позволило дифференцировать грамотрицательные и грамположительные микроорганизмы и оценить степень репарации ткани. Разработанный новый методологический подход позволил научно обосновать и экспериментально подтвердить эффективность применения питательных сред, содержащих компоненты для репарации клеточной стенки микроорганизмов.

English. There are presented the general patterns of forming a three-dimensional multilayer heterogeneous structure of biofilms in vitro, ex vivo, in vivo. It was found, that the mass fraction of biofilm cells was of 86.8-91.4%, and intercellular matrix of 8.9-13.2%, which is due to the structure of the cell wall of microorganisms synthesizing the extracellular matrix. The advantages of transmission and scanning electron microscopy are the visualization of L-shapes and the quantitative assessment of the diameter, perimeter, height, area, volume and chemical composition of cells and the extracellular matrix of microorganisms. Laser modulation interference microscopy made it possible to study biofilms in real time without fixing and staining microorganisms; phase-contrast microscopy let us to observe intrapopulation and interpopulation interactions depending on pH changes in the environment, oxygen content and other chemical and physical factors. Luminescent microscopy is a promising method for detecting uncultivated viable cells of microorganisms. The use a modified Gram staining, as well as the use of saffron (Crocus sativus) solution made it possible to differentiate gram-negative and gram-positive microorganisms and to assess the degree of tissue repair. The new methodological approach developed made it possible to scientifically substantiate and experimentally confirm the effectiveness of the use of nutritional media containing components for the repair of the cell wall of microorganisms.