Development of a database of spatial structure in Biofilms

Abstract

Biofilms, complex microbial communities adhering to surfaces, play a crucial role in numerous natural and industrial processes. Understanding the intricate architecture and dynamics of biofilms is essential for tackling challenges ranging from medical infections to environmental remediation. Since biofilms are responsible for more than 80 percent of all microbial infections in the body and play a role in the development of antibiotic resistance, their existence has significant implications for human health. There is a wealth of data in this sector thanks to extensive research. For the field to advance, this knowledge must be effectively managed and used. This work presents the development of a comprehensive database for biofilm structures, aiming to facilitate data organization, integration, and analysis in the field of biofilm research. The objective is to represent the biofilm architecture, composition and associated metadata, so there is a framework to store multiple biofilm datasets. Using modern database technologies, efficient data retrieval is enabled and also the support of advanced querying capabilities, allowing researchers to explore and study the accumulated biofilm data. Furthermore, the web-based database incorporates mechanisms for data sharing, collaboration, and growth, making it a community-driven approach to biofilm research. The database also offers visualization tools to better understand the data and also supports the integration of computational algorithms for biofilm analysis and recognition. We expect that this database will facilitate the widespread access of biofilms data do understand the biofilm formation and identify numerically the different components of the biofilm in three dimensions.

Biofilmes, comunidades microbianas complexas que aderem a superfícies, desempenham um papel crucial em inúmeros processos naturais e industriais. Compreender a arquitetura intríseca e as dinâmicas dos biofilmes é essencial para enfrentar desafios que vão desde infeções médicas até à remediação ambiental. Dado que os biofilmes são responsáveis por mais de 80 porcento de todas as infeções microbianas no corpo e desempenham um papel no desenvolvimento da resistência aos antibióticos, a sua existência tem implicações significativas para a saúde humana. Há uma vasta quantidade de dados neste setor graças à extensa pesquisa realizada. Para que o campo avance, este conhecimento deve ser gerido e utilizado de forma eficaz. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de uma base de dados abrangente sobre estruturas de biofilmes, com o objetivo de facilitar a organização, integração e análise de dados na área de pesquisa sobre biofilmes. O objetivo é representar a arquitetura do biofilme, a sua composição e os metadados associados, criando uma estrutura para armazenar múltiplos conjuntos de dados de biofilmes. Utilizando tecnologias modernas de bases de dados, é possível uma recuperação eficiente de dados e também o suporte a capacidades avançadas de consulta, permitindo que os investigadores explorem e estudem os dados acumulados sobre biofilmes. Além disso, a base de dados baseada na web incorpora mecanismos para partilha de dados, colaboração e crescimento, tornando-se numa abordagem orientada pela comunidade para a pesquisa sobre biofilmes. A base de dados também oferece ferramentas de visualização para melhor compre- ender os dados e suporta a integração de algoritmos computacionais para a análise e reconhecimento de biofilmes. Esperamos que esta base de dados facilite o amplo acesso aos dados de biofilmes para compreender a formação de biofilmes e identificar numerica- mente os diferentes componentes do biofilme em três dimensões.