Desarrollo de superficies funcionalizadas con antimicrobianos naturales para evitar la adherencia de bacterias presentes en aguas de baja presión de uso público

Abstract

[ES] Pese a los tratamientos de cloración empleados para mejorar la calidad microbiológica de la red de agua de baja presión utilizada en muchas ciudades para la limpieza de calles o riego de jardines, aún pueden quedar poblaciones bacterianas capaces de adherirse sobre las superficies de los sistemas de conducción de agua y formar biopelículas. El presente trabajo tiene por objetivo diseñar un sistema para reducir la formación de dichas biopelículas en superficies de sistemas de distribución mediante la funcionalización de estas con diferentes componentes de aceites esenciales (CAE). Para ello, en primer lugar, se comprobó la capacidad in vitro del eugenol, timol y cinamaldehído para inhibir el crecimiento de cepas bacterianas aisladas de aguas de la red pública secundaria. En paralelo, se cuantificó la capacidad de adhesión de dichas cepas y se seleccionaron aquellas cinco con mayor capacidad, para estudiar en ellas el efecto de los tres CAE sobre la adhesión celular. Finalmente, los CAE se inmovilizaron covalentemente sobre placas de acero inoxidable y se determinó el efecto sobre la capacidad de adhesión celular de las cepas bacterianas. Los resultados han demostrado que con los tres CAE disminuye significativamente la formación de biopelículas. Además, la funcionalización de acero inoxidable con cinamaldehído y timol ha sido una estrategia efectiva contra la formación de biopelícula por Kocuria rhizophila. Estos resultados muestran el potencial de la funcionalización de superficies en contacto con el agua como estrategia sinérgica a los tratamientos actuales de cloración, con el fin de mejorar la calidad microbiológica del agua de riego.

[EN] Despite the chlorination treatments used to improve the microbiological quality of the low-pressure water network used in many cities for street cleaning or garden irrigation, bacterial populations capable of adhering to the surfaces of water conveyance systems and forming biofilms may still remain. The removal of these biofilms and the bacteria that are part of them once formed becomes more complicated. The present work aims to design a system to reduce the formation of these biofilms on the surfaces of distribution systems by functionalizing them with different essential oil components (EOC). First, the in vitro capacity of eugenol, thymol and cinnamaldehyde to inhibit the growth of bacterial strains isolated from secondary public water systems was tested. In parallel, the adhesion capacity of these strains was quantified and the five strains with the highest capacity were selected to study the effect of the three EOC on cell adhesion. Finally, the EOC were covalently immobilized on stainless steel plates and the effect on the cell adhesion capacity of the bacterial strains was determined. The results have shown that with all three EOC, the biofilm formation is significantly decreased. In addition, functionalization of stainless steel with cinnamaldehyde and thymol has been an effective strategy against biofilm formation by Kocuria rhizophila. These results show the potential of functionalization of surfaces in contact with water as a synergistic strategy to current chlorination treatments in order to improve the microbiological quality of irrigation water.