BR112020001297B1 - METHOD TO DISTRIBUTE EXISTING BIOFILM - Google Patents
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Abstract
A presente invenção refere-se a um método para distribuir biofilme formado pelas bactérias de redução de sulfato, Desulfovibrio desulfuricans e Desulfovibrio vulgaris, colocando-se o dito biofilme em contato com um composto selecionado dentre o grupo de manose, 2-desoxi-D-glicose, a-D-manopiranosídeo de metila e a-D-glicopiranosídeo de metila.The present invention relates to a method for distributing biofilm formed by sulfate-reducing bacteria, Desulfovibrio desulfuricans and Desulfovibrio vulgaris, placing said biofilm in contact with a compound selected from the mannose group, 2-deoxy-D- glucose, methyl-α-D-mannopyranoside and methyl-α-D-glucopyranoside.
Description
[001] A presente invenção refere-se a um método para distribuir biofilme com o uso de manose e seus análogos.[001] The present invention relates to a method to distribute biofilm with the use of mannose and its analogues.
[002] Procariotas de redução de sulfato (SRPs) são conhecidos por seus efeitos prejudiciais na vasta infraestrutura necessária para produzir e transportar petróleo e gás. Esses organismos, conhecidos por cultivar em comunidades tanto planctônicas quanto sésseis, são alguns dos maiores contribuidores de acidificação de reservatório, corrosão microbianamente influenciada (MIC) de equipamento e outros componentes de aço macio, e obstrução induzida por biofilme e restrição de fluxo. O impacto negativo de SRPs tanto nos custos de produção de petróleo quanto na qualidade de produto tornou esses organismos alvos atrativos para estratégias de controle microbiano avançadas.[002] Sulfate Reducing Prokaryotes (SRPs) are known for their detrimental effects on the vast infrastructure needed to produce and transport oil and gas. These organisms, known to cultivate in both planktonic and sessile communities, are some of the major contributors to reservoir acidification, microbially influenced corrosion (MIC) of equipment and other mild steel components, and biofilm-induced plugging and flow restriction. The negative impact of SRPs on both oil production costs and product quality has made these organisms attractive targets for advanced microbial control strategies.
[003] Nos SRPs, bactérias no gênero Desulfovibrio demonstraram ser prevalentes em aplicações de petróleo e gás. Em particular, Desulfovibrio vulgaris (D. vulgaris) forma biofilmes robustos que têm capacidade para induzir corrosão de poço em aço macio. O documento n° U.S. 7.060486 revela que formar biofilme de bactérias aeróbicas não nativas que secretam agentes antimicrobianos em um sistema que contém SRB pode inibir o crescimento de SRB em sistemas aquosos. Embora a eficácia e inibição biocida tenham sido demonstradas positivamente contra SRB, existe uma demanda por alternativas biocidas que sejam menos tóxicas, mais sustentáveis e demonstrem a habilidade de distribuir biofilme existente.[003] In SRPs, bacteria in the genus Desulfovibrio have been shown to be prevalent in oil and gas applications. In particular, Desulfovibrio vulgaris (D. vulgaris) forms robust biofilms that are capable of inducing pit corrosion in mild steel. U.S. Document No. 7,060,486 discloses that forming biofilms of non-native aerobic bacteria that secrete antimicrobial agents in a system containing SRB can inhibit SRB growth in aqueous systems. Although biocide efficacy and inhibition have been positively demonstrated against SRBs, there is a demand for biocide alternatives that are less toxic, more sustainable and demonstrate the ability to distribute existing biofilms.
[004] O documento n° US2016/0000680A1 demonstra que 2-desoxi- D-glicose tem capacidade para inibir formação de biofilme em bactérias aeróbicas e facultativas, tais como Escherichia coli e bactérias orais; no entanto, não há ensinamento de inibição de formação de biofilme em SRB anaeróbicas obrigatórias. Adicionalmente, nenhuma distribuição de biofilme de biofilme formado foi abordada. Devido à inibição e distribuição de biofilme envolverem dois processos e mecanismos diferentes, permanece uma necessidade por um método eficaz para distribuir biofilme existente.[004] Document No. US2016/0000680A1 demonstrates that 2-deoxy-D-glucose has the ability to inhibit biofilm formation in aerobic and facultative bacteria, such as Escherichia coli and oral bacteria; however, there is no teaching of inhibition of biofilm formation in obligate anaerobic SRBs. Additionally, no biofilm distribution of formed biofilms was addressed. Because biofilm inhibition and delivery involve two different processes and mechanisms, there remains a need for an effective method to deliver existing biofilm.
[005] A presente invenção busca solucionar os problemas da técnica ao fornecer um método para distribuir biofilme existente que compreende fornecer um biofilme; e colocar o biofilme em contato com um composto selecionado dentre o grupo que consiste em manose, 2-desoxi-D-glicose (2DG), α-D-manopiranosideo de metila (αMM), α-D-glicopiranosideo de metila (αMG), e misturas dos mesmo para distribuir o biofilme.[005] The present invention seeks to solve the problems of the art by providing a method for delivering existing biofilm comprising providing a biofilm; and contacting the biofilm with a compound selected from the group consisting of mannose, 2-deoxy-D-glucose (2DG), methyl α-D-mannopyranoside (αMM), methyl α-D-glycopyranoside (αMG) , and mixtures thereof to distribute the biofilm.
[006] Conforme usado no presente documento, o termo "biofilme” é definido como uma comunidade bacteriana multicelular composta por células microbianas de superfície associada que são mantidas juntas por uma matriz autodesenvolvida de substância polimérica extracelular.[006] As used herein, the term "biofilm" is defined as a multicellular bacterial community composed of surface-associated microbial cells that are held together by a self-evolving matrix of extracellular polymeric substance.
[007] Conforme usado no presente documento, o termo “distribuição de biofilme” é definido como o deslocamento de todas ou quase todas as células sésseis do biofilme. Distribuição de biofilme é o estágio final do ciclo de vida do biofilme e poderia envolver diversos processos de sinalização e regulação.[007] As used herein, the term “biofilm distribution” is defined as the displacement of all or nearly all sessile cells of the biofilm. Biofilm distribution is the final stage of the biofilm life cycle and could involve several signaling and regulatory processes.
[008] Biofilmes da presente invenção são encontrados em sistemas aquosos, tais como, por exemplo, sistemas industriais de água servida e águas que resultam de operações de petróleo e gás.[008] Biofilms of the present invention are found in aqueous systems, such as, for example, industrial wastewater systems and waters resulting from oil and gas operations.
[009] Biofilmes da presente invenção compreendem procariotas. Procariotas adequados são bactérias, preferencialmente bactérias anaeróbicas. Os biofilmes da presente invenção podem compreender procariotas de redução de sulfato (SRPs), adequadamente, bactérias de redução de sulfato. Tais bactérias de redução de sulfato podem ser do gênero Desulfovibrio e em particular, Desulfovibrio vulgaris (ATCC 29579), Desulfovibrio desulfuricans (DSM 12129) ou misturas das mesmas.[009] Biofilms of the present invention comprise prokaryotes. Suitable prokaryotes are bacteria, preferably anaerobic bacteria. The biofilms of the present invention may comprise sulfate-reducing prokaryotes (SRPs), suitably sulfate-reducing bacteria. Such sulfate reducing bacteria may be of the genus Desulfovibrio and in particular Desulfovibrio vulgaris (ATCC 29579), Desulfovibrio desulfuricans (DSM 12129) or mixtures thereof.
[0010] Para distribuir os biofilmes, os biofilmes são colocados em contato com um composto selecionado dentre o grupo que consiste em manose, 2-desoxi-D-glicose (2DG), α-D-manopiranosideo de metila (αMM), α-D-glicopiranosideo de metila (αMG) e misturas dos mesmos. Concentrações úteis de manose e seus derivados estão na faixa de 1 a 500 mM, alternativamente 5 a 500 mM, alternativamente 30 a 500 mM e alternativamente 100 a 500 mM.[0010] To distribute the biofilms, the biofilms are contacted with a compound selected from the group consisting of mannose, 2-deoxy-D-glucose (2DG), α-methyl-D-mannopyranoside (αMM), α- Methyl D-glycopyranoside (αMG) and mixtures thereof. Useful concentrations of mannose and its derivatives are in the range 1 to 500 mM, alternatively 5 to 500 mM, alternatively 30 to 500 mM and alternatively 100 to 500 mM.
[0011] Os seguintes exemplos são fornecidos apenas para fins ilustrativos e não devem, de maneira alguma, limitar o escopo da presente invenção além do escopo mencionado acima no relatório descritivo.[0011] The following examples are provided for illustrative purposes only and should in no way limit the scope of the present invention beyond the scope mentioned above in the specification.
[0012] Culturas de Desulfovibrio vulgaris (ATCC 29579) e Desulfovibrio desulfuricans (DSM 12129) foram preparadas em meio de Baar modificado a 30 °C sob condições anaeróbicas. As culturas bacterianas foram, então, usadas para preparar suspensões bacterianas em meio de Baar modificado fresco em uma densidade celular de 0,1 (Tabelas 2 a 6) ou 0,05 (Tabela 1) em 600 nm. A suspensão bacteriana apropriada foi usada para preencher placas de 96 poços e as placas foram incubadas em uma câmara estanque com luvas anaeróbica por 24 h (Tabelas 2 a 6) ou 48 h (Tabela 1) a 30 °C para desenvolver biofilmes. Reservas de D-manose (2,85 M, Alfa Aesar, n° de Cat A10842), 2DG (1,22 M, Alfa Aesar, n° de Cat AAAL07338- 06), αMM (1,22 M, Acros Organics, n° de CatA C229251000) e αMG (1,22 M, Alfa Aesar, n° de Cat AAA12484-22) foram preparadas em água destilada estéril e filtradas através de um filtro de 0,22 μm. Para ensaio de distribuição de biofilme, as células planctônicas foram removidas, e as placas foram lavadas com 150 μl de 1X de solução salina tamponada de fosfato (pH 7,4); D-manose, 2DG, αMM e αMG foram adicionados, o volume foi ajustado com 1X de PBS, pH 7,4 em 150 μl, e as placas foram incubadas na câmara estanque com luvas anaeróbica por 2 h (Tabela 1, 2, 4, 5, 6) ou 14 h (Tabela 3) para estudos de distribuição de biofilme. Após o tratamento, sobrenadantes foram descartados; os poços foram lavados três vezes com água deionizada (DW) mergulhando-se as placas em uma solução de 1 l de DW, e as placas foram secas através de um pedaço de toalha de papel com tapas. 300 μl de 0,1% de violeta de genciana foram adicionados em cada poço, as placas foram incubadas por 20 minutos em temperatura ambiente (25 °C), e a solução de coloração foi descartada. As placas foram lavadas três vezes com DW mergulhando-se as placas em uma solução de 1 l de DW, então, 300 μl de 95% de etanol foram adicionados em cada poço, e as placas foram embebidas por 5 min para dissolver a violeta de genciana. O total de biofilme foi medido por espectrofotometria em 540 nm com o uso de um leitor de microplaca Sunrise (Tecan, Austria Gesellschaft, Salzburg, Áustria). O total de biofilme que permanece após os tratamentos foram resumidos nas Tabelas 1 a 6. Tabela 1. Biofilme restante de D. vulgaris após 2 h de tratamento com manose Tabela 2. Biofilme restante de D. vulgaris após 2 h de tratamento com 2DG Tabela 3. Biofilme restante de D. vulgaris após 14 h de tratamento com 2DG Tabela 4. Biofilme restante de D. vulgaris após 2 h de tratamento com αMM Tabela 5. Biofilme restante de D. vulgaris após 2 h de tratamento com αMG Tabela 6. Biofilme restante de D. desulfuricans após 2 h de tratamento com manose e seus análogos [0012] Cultures of Desulfovibrio vulgaris (ATCC 29579) and Desulfovibrio desulfuricans (DSM 12129) were prepared in modified Baar medium at 30 °C under anaerobic conditions. Bacterial cultures were then used to prepare bacterial suspensions in fresh modified Baar medium at a cell density of 0.1 (Tables 2 to 6) or 0.05 (Table 1) at 600 nm. The appropriate bacterial suspension was used to fill 96-well plates and the plates were incubated in a tight chamber with anaerobic gloves for 24 h (Tables 2 to 6) or 48 h (Table 1) at 30 °C to develop biofilms. D-Mannose Reserves (2.85 M, Alpha Aesar, Cat# A10842), 2DG (1.22 M, Alpha Aesar, Cat# AAAL07338-06), αMM (1.22 M, Acros Organics, Cat# C229251000) and αMG (1.22 M, Alfa Aesar, Cat# AAA12484-22) were prepared in sterile distilled water and filtered through a 0.22 µm filter. For biofilm distribution assay, planktonic cells were removed, and plates were washed with 150 µl of 1X phosphate buffered saline (pH 7.4); D-mannose, 2DG, αMM and αMG were added, the volume was adjusted with 1X PBS, pH 7.4 in 150 μl, and the plates were incubated in the airtight chamber with anaerobic gloves for 2 h (Table 1, 2, 4 , 5, 6) or 14 h (Table 3) for biofilm distribution studies. After treatment, supernatants were discarded; the wells were washed three times with deionized water (DW) by dipping the plates in a 1 L solution of DW, and the plates were dried through a piece of paper towel with covers. 300 μl of 0.1% gentian violet was added to each well, the plates were incubated for 20 minutes at room temperature (25 °C), and the staining solution was discarded. The plates were washed three times with DW by immersing the plates in a 1 L DW solution, then 300 µl of 95% ethanol was added to each well, and the plates were soaked for 5 min to dissolve the DW violet. gentian. Total biofilm was measured by spectrophotometry at 540 nm using a Sunrise microplate reader (Tecan, Austria Gesellschaft, Salzburg, Austria). The total biofilm remaining after treatments are summarized in Tables 1 to 6. Table 1. Remaining D. vulgaris biofilm after 2 h of mannose treatment Table 2. Remaining biofilm of D. vulgaris after 2 h of treatment with 2DG Table 3. Remaining biofilm of D. vulgaris after 14 h of treatment with 2DG Table 4. Remaining biofilm of D. vulgaris after 2 h of treatment with αMM Table 5. Remaining D. vulgaris biofilm after 2 h of αMG treatment Table 6. Remaining biofilm of D. desulfuricans after 2 h of treatment with mannose and its analogues
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