เอ็กโซพอลิแซ็กคาไรด์ (บางครั้งย่อว่าEPS ; ต่อไปนี้เรียกว่า น้ำตาล EPS ) คือส่วนประกอบของ EPS ที่มีน้ำตาลเป็นองค์ประกอบ จุลินทรีย์สังเคราะห์พอ ลิแซ็กคาไรด์ที่มีหน้าที่หลากหลายชนิดรวมถึงพอลิแซ็กคาไรด์ภายใน เซลล์ พอลิแซ็กคาไรด์เชิงโครงสร้าง และพอลิแซ็กคาไรด์ ภายนอกเซลล์หรือเอ็กโซพอลิแซ็กคาไรด์^{[ 6 ]}โดยทั่วไปเอ็กโซพอลิแซ็กคาไรด์ประกอบด้วยโมโนแซ็กคาไรด์และสารทดแทนที่ไม่ใช่คาร์โบไฮเดรต บางชนิด (เช่นอะซิเตตไพรูเวตซัคซิเนตและฟอสเฟต )

เอ็กโซพอลิแซ็กคาไรด์ถูกหลั่งออกมาจากจุลินทรีย์รวมถึงสาหร่ายขนาดเล็กสู่สิ่งแวดล้อมโดยรอบในระหว่างการเจริญเติบโตหรือการขยายพันธุ์^{[ 7 ]}พวกมันอาจเกาะติดกับผนังเซลล์ อย่างหลวมๆ หรือถูกขับออกมาสู่สิ่งแวดล้อม^{[ 8 ] [ 9 ]} สาหร่ายขนาดเล็กหลายชนิด โดยเฉพาะอย่างยิ่ง สาหร่ายสีแดงและไซยาโนแบคทีเรียหลายชนิดเป็นผู้ผลิตเอ็กโซพอลิแซ็กคาไรด์ที่มีโครงสร้างหลากหลาย นอกจากนี้ เอ็กโซพอลิแซ็กคาไรด์ยังมีส่วนเกี่ยวข้องกับปฏิสัมพันธ์ระหว่างเซลล์ การยึดเกาะ และการสร้างไบโอฟิล์ม^{[ 10 ] [ 11 ]}

เอ็กโซพอลิแซ็กคาไรด์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมอาหารในฐานะ สาร เพิ่มความข้นและสารก่อเจล ซึ่งช่วยปรับปรุงคุณภาพและเนื้อสัมผัส ของอาหาร ^{[ 12 ]}ปัจจุบัน เอ็กโซพอลิแซ็กคาไรด์ได้รับความสนใจอย่างมากเนื่องจาก มีคุณสมบัติในการต้าน เชื้อแบคทีเรียต้านอนุมูลอิสระ และต้านมะเร็งซึ่งนำไปสู่การพัฒนาตัวยาที่มีศักยภาพ^{[ 13 ] [ 14 ]}เนื่องจากเอ็กโซพอลิแซ็กคาไรด์ถูกปล่อยออกมาในตัวกลางเพาะเลี้ยง จึงสามารถกู้คืนและทำให้บริสุทธิ์ได้ง่าย^{[ 15 ]}กลยุทธ์ต่างๆ ที่ใช้สำหรับการสกัดอย่างประหยัดและกระบวนการแปรรูปขั้นปลายอื่นๆ ได้รับการกล่าวถึงในบทหนึ่งของหนังสืออ้างอิง^{[ 16 ]}

แร่ธาตุซึ่งเป็นผลมาจาก กระบวนการ สร้างแร่ชีวภาพที่ควบคุมโดยสิ่งแวดล้อมหรือแบคทีเรีย ยังเป็นส่วนประกอบที่จำเป็นของเอ็กโซโพลีแซคคาไรด์ด้วย แร่ธาตุเหล่านี้ให้ความสมบูรณ์ของโครงสร้างแก่เมทริกซ์ของไบโอฟิล์มและทำหน้าที่เป็นโครงสร้างค้ำยันเพื่อปกป้องเซลล์แบคทีเรียจากแรงเฉือนและสารเคมีต้านจุลชีพ^{[ 17 ]}พบว่าแร่ธาตุใน EPS มีส่วนช่วยในการสร้างรูปร่างของแบคทีเรียและความสมบูรณ์ของโครงสร้างของเมทริกซ์ ตัวอย่างเช่น ใน ไบโอฟิล์มของ Bacillus subtilis , Mycobacterium smegmatisและPseudomonas aeruginosaแคลไซต์ ( CaCO3 มีส่วนช่วยในความสมบูรณ์ของเมทริกซ์ นอกจากนี้แร่ธาตุยังเกี่ยวข้องกับสภาวะทางการแพทย์ ในไบโอฟิล์มของProteus mirabilis , Proteus vulgarisและProvidencia rettgeriแร่ธาตุแคลเซียมและแมกนีเซียมทำให้เกิดการเกาะติดของสายสวน^{[ 18 ]}

รายชื่อเอ็กโซโพลีแซ็กคาไรด์ (EPS)

• อะซิแทน ( Acetobacter xylinum )
• อัลจิเนต ( Azotobacter vinelandii, Pseudomonas spp. )
• เซลลูโลส ( Acetobacter xylinum )
• ไคโตซาน ( Mucorales spp.)
• เคิร์ดแลน ( Alcaligenes faecalis var. myxogenes )
• ไซโคลโซโฟแรน ( สกุล Agrobacterium , สกุลRhizobium และสกุล Xanthomonas )
• เดกซ์แทรน ( Leuconostoc mesenteroides , Leuconostoc dextranicumและLactobacillus hilgardii )
• อีมัลซาน ( อะซิเนโตแบคเตอร์ แคลโคอะซิติกัส )
• กาแลคโตกลูโคโพลีแซคคาไรด์ ( Achromobacter spp., Agrobacterium radiobacter , Pseudomonas marginalis , Rhizobium spp. และZooglea spp.)
• กาแลคโตซามิโนกาแลคแทน ( แอสเพอร์จิลลัส สกุล)
• เจลแลน ( ออเรโอโมนาส อีโลเดียและสฟิงโกโมนาส พอซิโมบิลิส )
• กลูคูโรแนน ( ซิโนริโซเบียม เมลิโลติ )
• เอ็น-อะเซทิลกลูโคซามี น ( สแตฟิโลค็อกคัส เอพิเดอร์มิดิส )
• เอ็น-อะเซทิล-เฮปาโรซาน ( เอสเชอริเชีย โคลี )
• กรดไฮยาลูรอนิก ( สเตรปโตค็อกคัส อีควิ )
• อินดิกัน ( Beijerinckia indica )
• เคฟิรัน ( แลคโตบาซิลลัส ฮิลการ์ดี )
• เลนตินาน ( Lentinus elodes )
• เลวาน ( Alcaligenes viscosus , Zymomonas mobilis , Bacillus subtilis )
• พูลลูแลน ( Aureobasidium pullulans )
• สเคลอโรกลูแคน ( Sclerotium rolfsii , Sclerotium delfiniiและSclerotium glucanicum )
• ชิโซฟิลแลน ( Schizophyllum commune )
• สจ๊วตตัน ( Pantoea stewartii subsp. stewartii )
• ซัคซิโนไกลแคน ( Alcaligenes faecalis var. myxogenes , Sinorhizobium meliloti )
• แซนแทน ( แซนโทโมนาส แคมเปสทริส )
• เวลาน ( Alcaligenes spp.)

เอ็กโซเอนไซม์คือเอนไซม์ที่จุลินทรีย์ เช่นแบคทีเรียและเชื้อรา หลั่ง ออก มาเพื่อทำหน้าที่นอกเซลล์ เอนไซม์เหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในการย่อยสลายโมเลกุลขนาดใหญ่ในสิ่งแวดล้อมให้เป็นโมเลกุลขนาดเล็กที่จุลินทรีย์สามารถดูดซึม (ลำเลียงเข้าสู่เซลล์) และนำไปใช้ในการเจริญเติบโตและพลังงานได้

การศึกษาหลายชิ้นแสดงให้เห็นว่ากิจกรรมของเอนไซม์นอกเซลล์ในระบบนิเวศจุลินทรีย์ ในน้ำ มีต้นกำเนิดมาจากสาหร่าย^{[ 31 ] [ 32 ]}เอนไซม์นอกเซลล์เหล่านี้ที่ปล่อยออกมาจากไมโครอัลเก ได้แก่ อัลคาไลน์ฟอสฟา เตส ไคติ เนส β - d-กลูโคซิเดสโปรตีเอสเป็นต้น และสามารถส่งผลต่อการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์ การส่งสัญญาณทางเคมี และวัฏจักรทางชีวธรณีเคมีในระบบนิเวศ^{[ 33 ]}การศึกษาเอนไซม์นอกเซลล์เหล่านี้อาจช่วยในการปรับกลยุทธ์การเสริมสารอาหารในการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำให้เหมาะสม อย่างไรก็ตาม มีเพียงเอนไซม์บางส่วนเท่านั้นที่ได้รับการแยกและทำให้บริสุทธิ์ เอนไซม์กลุ่มเด่นที่เลือกไว้จะถูกเน้นในเอกสารอ้างอิง^{[ 34 ]}

ขั้นตอนแรกในการก่อตัวของไบโอฟิล์มคือการยึดเกาะ การยึดเกาะของแบคทีเรียกับพื้นผิวในระยะเริ่มต้นเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาระหว่างสารยึดเกาะและตัวรับ โพลีแซ็กคาไรด์ ลิปิด และโปรตีนบางชนิดในเมทริกซ์ทำหน้าที่เป็นสารยึดเกาะ EPS ยังส่งเสริมการเกาะกลุ่มของเซลล์ (รวมถึงการรับรู้ระหว่างสายพันธุ์) เพื่ออำนวยความสะดวกในการรวมกลุ่มของจุลินทรีย์และการก่อตัวของไบโอฟิล์ม^{[ 48 ]}โดยทั่วไป เมทริกซ์ที่ใช้ EPS เป็นตัวกลางในการประกอบไบโอฟิล์มดังนี้ ขั้นแรก การก่อตัวของ EPS เกิดขึ้นที่บริเวณการยึดเกาะ โดยจะถูกผลิตขึ้นบนพื้นผิวของแบคทีเรียหรือถูกหลั่งออกมาบนพื้นผิวที่ยึดเกาะ และก่อตัวเป็นเมทริกซ์พอลิเมอร์เริ่มต้นที่ส่งเสริมการตั้งรกรากของจุลินทรีย์และการรวมกลุ่มของเซลล์ ต่อมา การผลิต EPS อย่างต่อเนื่องจะขยายเมทริกซ์ออกไปใน 3 มิติในขณะที่ก่อตัวเป็นแกนกลางของเซลล์แบคทีเรีย แกนกลางของแบคทีเรียเป็นโครงสร้างที่รองรับ และอำนวยความสะดวกในการพัฒนาคลัสเตอร์ 3 มิติและการรวมกลุ่มของไมโครโคโลนี^{[ 49 ]}การศึกษาเกี่ยวกับP. aeruginosa , B. subtilis , V. choleraeและS. mutansชี้ให้เห็นว่าการเปลี่ยนจากการรวมกลุ่มเซลล์เริ่มต้นไปเป็นไมโครโคโลนีดูเหมือนจะได้รับการอนุรักษ์ไว้ในสิ่งมีชีวิตจำลองที่สร้างไบโอฟิล์มที่แตกต่างกัน^{[ 49 ]}ตัวอย่างเช่นS. mutansผลิตเอนไซม์ภายนอกเซลล์ที่เรียกว่ากลูโคซิลทรานสเฟอเรส (Gtf) ซึ่งสังเคราะห์กลูแคนในแหล่งกำเนิดโดยใช้น้ำตาลในอาหารของโฮสต์เป็นสารตั้งต้น Gtf ยังจับกับแบคทีเรียที่ไม่สังเคราะห์ Gtf ด้วย ดังนั้นจึงช่วยอำนวยความสะดวกในการยึดเกาะร่วมกันระหว่างสายพันธุ์และอาณาจักร^{[ 50 ]}

ต่อมา เมื่อไบโอฟิล์มก่อตัวขึ้น EPS จะให้ความเสถียรทางกายภาพและความต้านทานต่อการกำจัดทางกล สารต้านจุลชีพ และภูมิคุ้มกันของโฮสต์ เอ็กโซพอลิแซ็กคาไรด์และดีเอ็นเอสิ่งแวดล้อม (eDNA) มีส่วนช่วยให้ไบโอฟิล์มที่เจริญเต็มที่มีความยืดหยุ่น ทำให้การแยกไบโอฟิล์มออกจากพื้นผิวเป็นเรื่องยากแม้ภายใต้แรงเฉือน ของของเหลวที่ต่อเนื่อง หรือแรงดันทางกลสูง^{[ 51 ]}นอกเหนือจากความต้านทานทางกลแล้ว EPS ยังส่งเสริมการป้องกันสารต้านจุลชีพและเพิ่มความทนทานต่อยา^{[ 52 ]}สารต้านจุลชีพไม่สามารถแพร่ผ่านสิ่งกีดขวาง EPS ได้ ส่งผลให้ยาเข้าถึงชั้นที่ลึกกว่าของไบโอฟิล์มได้จำกัด^{[ 53 ]}ยิ่งไปกว่านั้น สารที่มีประจุบวกจะจับกับ EPS ที่มีประจุลบ ซึ่งมีส่วนช่วยให้ไบโอฟิล์มมีความทนทานต่อสารต้านจุลชีพ และช่วยให้เอนไซม์ที่มีอยู่ในเมทริกซ์ของไบโอฟิล์มสามารถยับยั้งหรือย่อยสลายสารต้านจุลชีพได้ EPS ยังทำหน้าที่เป็นแหล่งกักเก็บสารอาหารเฉพาะที่ของโมเลกุลชีวภาพต่างๆ เช่น พอลิแซ็กคาไรด์ที่สามารถหมักได้^{[ 54 ]}การศึกษาเกี่ยวกับV. choleraeในปี 2017 ชี้ให้เห็นว่าเนื่องจากความแตกต่างของแรงดันออสโมติกใน ไบโอฟิล์มของ V. choleraeทำให้โคโลนีของจุลินทรีย์บวมขึ้น จึงทำให้สัมผัสกับพื้นผิวที่มีสารอาหารได้มากขึ้น และส่งผลให้ดูดซึมสารอาหารได้มากขึ้น^{[ 55 ]}

EPS พบได้ในเมทริกซ์ของไบโอฟิล์มจุลินทรีย์อื่นๆ เช่น ไบโอฟิล์มสาหร่าย ขนาดเล็กการก่อตัวของไบโอฟิล์มและโครงสร้างของ EPS มีความคล้ายคลึงกับของแบคทีเรียเป็นอย่างมาก การก่อตัวของไบโอฟิล์มเริ่มต้นด้วยการดูดซับแบบย้อนกลับได้ของเซลล์ลอยน้ำที่พื้นผิว ตามด้วยการผลิต EPS การดูดซับจะกลายเป็นแบบย้อนกลับไม่ได้ EPS จะเข้ายึดครองเซลล์ที่พื้นผิวด้วยพันธะไฮโดรเจน การจำลองแบบของผู้เข้ายึดครองในระยะแรกจะได้รับการอำนวยความสะดวกโดยการมีอยู่ของโมเลกุลอินทรีย์ในเมทริกซ์ซึ่งจะให้สารอาหารแก่เซลล์สาหร่าย เมื่อผู้เข้ายึดครองกำลังขยายพันธุ์ ไบโอฟิล์มจะเติบโตและกลายเป็นโครงสร้างสามมิติ^{[ 56 ]}ไบโอฟิล์มสาหร่ายขนาดเล็กประกอบด้วย EPS 90% และเซลล์สาหร่าย 10% EPS ของสาหร่ายมีส่วนประกอบที่คล้ายคลึงกับของแบคทีเรีย EPS ประกอบด้วยโปรตีน ฟอสโฟลิปิด โพลีแซ็กคาไรด์ กรดนิวคลีอิก สารฮิวมิก กรดยูโรนิก และหมู่ฟังก์ชันบางชนิด เช่น หมู่ฟอสฟอริก หมู่คาร์บอกซิลิก หมู่ไฮดรอกซิล และหมู่เอมีน เซลล์สาหร่ายใช้ EPS เป็นแหล่งพลังงานและคาร์บอน^{[ 57 ]}นอกจากนี้ EPS ยังช่วยปกป้องเซลล์จากการขาดน้ำและเสริมความแข็งแรงในการยึดเกาะของเซลล์กับพื้นผิว ในไบโอฟิล์มของสาหร่าย EPS มีสองประเภทย่อย ได้แก่ EPS ที่ละลายได้ (sEPS) และ EPS ที่ยึดติด (bEPS) โดยประเภทแรกกระจายอยู่ในตัวกลางและประเภทหลังยึดติดกับเซลล์สาหร่าย^{[ 58 ]} EPS ที่ยึดติดสามารถแบ่งย่อยได้อีกเป็น EPS ที่ยึดติดแน่น (TB-EPS) และ EPS ที่ยึดติดหลวมๆ (LB-EPS) ปัจจัยหลายอย่างมีส่วนทำให้เกิดองค์ประกอบของ EPS ได้แก่ ชนิดของสาหร่าย ชนิดของพื้นผิว ความพร้อมของสารอาหาร อุณหภูมิ ค่า pH และความเข้มของแสง^{[ 59 ]}

ในอุตสาหกรรมโภชนาการอาร์โทรสไปรา ( สไปรูลินา ) และคลอเรลลาเป็นสายพันธุ์ที่สำคัญที่สุดในการจำหน่ายเชิงพาณิชย์ในฐานะอาหารเพื่อสุขภาพและอาหารเสริมที่มีประโยชน์ต่อสุขภาพหลายประการ รวมถึงการเสริมสร้างระบบภูมิคุ้มกัน ฤทธิ์ต้านมะเร็ง และการส่งเสริมการเจริญเติบโตของสัตว์ เนื่องจากมีโปรตีน วิตามิน โพลีแซคคาไรด์ที่ออกฤทธิ์ และสารประกอบสำคัญอื่นๆ มากมาย^{[ 69 ]}แคโรทีนอยด์จากไมโครอัลกัล โดยมีเบต้าแคโรทีนจากดูนาลิเอลลาและแอสตาแซนธินจากฮีมาโตค็อกคัสได้รับการผลิตในเชิงพาณิชย์ในระดับขนาดใหญ่ ผลิตภัณฑ์ที่ได้จากไมโครอัลกัลได้รับการพัฒนาอย่างประสบความสำเร็จในปัจจุบันเพื่อใช้ในเครื่องสำอางและผลิตภัณฑ์ยา^{[ 70 ] [ 71 ]}ตัวอย่างเช่น โพลีแซคคาไรด์จากไซยาโนแบคทีเรียที่ใช้ในผลิตภัณฑ์ดูแลผิวส่วนบุคคลและสารสกัดจากคลอเรลลาซึ่งมีโอลิโกเปปไทด์ที่สามารถส่งเสริมความกระชับของผิว^{[ 72 ]}ในอุตสาหกรรมยา ได้มีการระบุตัวยาที่มีฤทธิ์ต้านการอักเสบ ต้านมะเร็ง และต้านการติดเชื้อ^{[ 73 ]}ตัวอย่างเช่น อะดีโนซีนจากPhaeodactylum tricornutumสามารถทำหน้าที่เป็นสารต้านภาวะหัวใจเต้นผิดจังหวะสำหรับการรักษาภาวะหัวใจเต้นเร็ว และสารเมตาโบไลต์จากสาหร่ายสีเขียวอย่างคอเลอร์พินก็ถูกนำมาใช้ในการศึกษาเกี่ยวกับกิจกรรมต้านวัณโรค^{[ 74 ] [ 75 ]}

นอกจากนี้ โพลีแซ็กคาไรด์นอกเซลล์บางชนิดจากไมโครอัลเกมีฤทธิ์ทางชีวภาพหลายอย่าง เช่น ฤทธิ์ต้านมะเร็ง ฤทธิ์ต้านการอักเสบ และฤทธิ์ต้านไวรัส ซึ่งมีแนวโน้มที่ดีสำหรับการใช้งานทางเภสัชกรรม^{[ 76 ]}

สาหร่ายขนาดเล็ก เช่นIsochrysis galbana, Nannochlor opsisoculata , Chaetoceros muelleri , Chaetoceros gracilisและP. tricornutumถูกนำมาใช้ในการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำมานานแล้ว โดยเป็นแหล่งอาหารโดยตรงหรือโดยอ้อมในโรงเพาะฟัก เพื่อให้สภาพโภชนาการที่ดีเยี่ยมสำหรับลูกปลา หอย และกุ้งที่เลี้ยงในระยะแรก^{[ 77 ] [ 78 ]}

นอกจากนี้ ชั้น EPS ยังทำหน้าที่เป็นกับดักสารอาหาร ช่วยส่งเสริม การเจริญเติบโต ของแบคทีเรีย^{[ 65 ]} เอ็กโซพอลิแซ็กคาไรด์ ของแบคทีเรียกรดแลคติกบางสายพันธุ์เช่นLactococcus lactis subsp. cremorisมีส่วนช่วยให้ผลิตภัณฑ์นมหมัก (เช่นViili ) มีเนื้อสัมผัส คล้ายเจลและพอลิแซ็กคาไรด์เหล่านี้ยังสามารถย่อยได้^{[ 79 ] [ 80 ]}ตัวอย่างหนึ่งของการใช้เอ็กโซพอลิแซ็กคาไรด์ในอุตสาหกรรมคือการใช้เดกซ์แทรนในพานเน็ตโตเนและขนมปังอื่นๆ ในอุตสาหกรรมเบเกอรี่^{[ 81 ]}

B. subtilisได้รับความสนใจเนื่องจากคุณสมบัติโปรไบโอติกอันเนื่องมาจากไบโอฟิล์มที่ช่วยให้สามารถรักษาสภาพแวดล้อมจุลภาคที่เหมาะสมในระบบทางเดินอาหารได้อย่างมีประสิทธิภาพ เพื่อให้สามารถอยู่รอดได้เมื่อผ่านระบบทางเดินอาหารส่วนบนB. subtilisจะสร้างเมทริกซ์นอกเซลล์ที่ปกป้องตัวเองจากสภาพแวดล้อมที่ก่อให้เกิดความเครียด เช่น สภาพแวดล้อมที่เป็นกรดสูงในกระเพาะอาหาร^{[ 82 ]}

การผลิตไมโครอัลเกที่มีน้ำมันกำลังเป็นที่น่าสนใจในฐานะแหล่งเชื้อเพลิงชีวภาพทางเลือกที่มีศักยภาพในการตอบสนองความต้องการพลังงานชีวภาพหมุนเวียนทั่วโลก^{[ 83 ]}การเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตน้ำมัน (EOR) โดยใช้ไบโอพอลิเมอร์นอกเซลล์จากไมโครอัลเกอาจเป็นสาขาการประยุกต์ใช้ที่กำลังมาแรง^{[ 84 ]}

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา พบว่าน้ำตาล EPS จากแบคทีเรียในทะเล สามารถเร่งการทำความสะอาดคราบน้ำมันได้ ^{[ 85 ]}ในระหว่างเหตุการณ์น้ำมันรั่วไหล Deepwater Horizonในปี 2010 แบคทีเรียที่ผลิต EPS เหล่านี้สามารถเจริญเติบโตและเพิ่มจำนวนได้อย่างรวดเร็ว^{[ 85 ]}ต่อมาพบว่าน้ำตาล EPS ของพวกมันละลายน้ำมันและก่อตัวเป็นกลุ่มก้อนน้ำมันบนผิวมหาสมุทร ซึ่งช่วยเร่งกระบวนการทำความสะอาด^{[ 85 ]}กลุ่มก้อนน้ำมันเหล่านี้ยังเป็นแหล่งสารอาหารที่มีค่าสำหรับชุมชนจุลินทรีย์ในทะเลอื่นๆ ทำให้เหล่านักวิทยาศาสตร์สามารถปรับเปลี่ยนและเพิ่มประสิทธิภาพการใช้น้ำตาล EPS ในการทำความสะอาดคราบน้ำมันได้^{[ 85 ]}

ในระหว่างการเจริญเติบโต สาหร่ายขนาดเล็กจะผลิตและหลั่งสารเมตาบอไลต์ เช่น อะซิเตตหรือกลีเซอรอลลงในตัวกลาง^{[ 86 ]}สารเมตาบอไลต์นอกเซลล์ (EM) จากสาหร่ายขนาดเล็กมีความสำคัญทางนิเวศวิทยาอย่างมาก ตัวอย่างเช่น สาหร่ายขนาดเล็กในทะเลจะปล่อยสารอินทรีย์ที่ละลายน้ำได้ (DOS) จำนวนมาก ซึ่งทำหน้าที่เป็นแหล่งพลังงานสำหรับเฮเทอโรโทรฟในปฏิสัมพันธ์แบบพึ่งพาอาศัยกันระหว่างสาหร่ายและแบคทีเรีย^{[ 87 ]}การขับถ่ายเข้าไปในช่องว่างรอบเซลล์เป็นตัวกำหนดทิศทางของปฏิสัมพันธ์แบบอัลเลโลพาธีระหว่างสาหร่ายขนาดเล็กและจุลินทรีย์อื่นๆ ในระดับมาก^{[ 88 ]}สารประกอบอัลเลโลพาธีบางชนิดจากสาหร่ายขนาดเล็กถูกนำมาใช้เป็นสารกำจัดวัชพืชที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมหรือสารควบคุมทางชีวภาพที่มีแนวโน้มโดยตรงสำหรับการใช้งานทางเทคโนโลยีชีวภาพ^{[ 89 ]}

ในB. subtilisพบว่าส่วนประกอบเมทริกซ์โปรตีน TasA และเอ็กโซพอลิแซ็กคาไรด์ต่างก็มีความสำคัญต่อการตั้งรกรากของรากพืชอย่างมีประสิทธิภาพใน พืช Arabidopsisและมะเขือเทศ^{[ 52 ]}นอกจากนี้ยังมีการเสนอแนะว่า TasA มีบทบาทสำคัญในการเป็นตัวกลางในการรวมกลุ่มข้ามสายพันธุ์กับสเตรปโตค็อกซี^{[ 90 ]}

เนื่องจากความต้องการที่เพิ่มขึ้นในการค้นหาทางเลือกที่มีประสิทธิภาพและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากกว่าวิธีการกำจัดขยะแบบดั้งเดิม อุตสาหกรรมต่างๆ จึงให้ความสนใจกับการทำงานของแบคทีเรียและน้ำตาล EPS ของพวกมันใน^การบำบัดทางชีวภาพ มากขึ้น [ ^{91 ]}

นักวิจัยพบว่าการเติมน้ำตาล EPS จากไซยาโนแบคทีเรียลงในน้ำเสียสามารถกำจัดโลหะหนัก เช่นทองแดงแคดเมียมและตะกั่วได้^{[ 91 ]} น้ำตาล EPS เพียงอย่างเดียวสามารถทำปฏิกิริยากับโลหะหนักเหล่านี้ ได้โดยตรงและดูดซับเข้าไปผ่าน การดูด ซับทางชีวภาพ^{[ 91 ]}ประสิทธิภาพในการกำจัดสามารถปรับให้เหมาะสมที่สุดได้โดยการบำบัดน้ำตาล EPS ด้วยกรดหรือเบส ต่างๆ ก่อนที่จะเติมลงในน้ำเสีย^{[ 91 ]}ดินที่ปนเปื้อนบางชนิดมี สาร โพลีไซคลิกอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอน (PAH) ในระดับสูง EPS จากแบคทีเรียZoogloea sp . และเชื้อราAspergillus nigerมีประสิทธิภาพในการกำจัดสารประกอบที่เป็นพิษเหล่านี้^{[ 92 ]} EPS มีเอนไซม์เช่นออกซิโดรีดักเทสและไฮโดรเลสซึ่งสามารถย่อยสลาย PAH ได้^{[ 92 ]}ปริมาณการย่อยสลาย PAH ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของ EPS ที่เติมลงในดิน วิธีนี้พิสูจน์แล้วว่ามีต้นทุนต่ำและมีประสิทธิภาพสูง^{[ 92 ]}

การประยุกต์ใช้อนุภาคนาโน (NP) เป็นหนึ่งในเทคนิคใหม่ที่มีแนวโน้มดีในการกำหนดเป้าหมายไบโอฟิล์ม เนื่องจากมีอัตราส่วนพื้นที่ผิวต่อปริมาตรสูง ความสามารถในการแทรกซึมเข้าไปในชั้นที่ลึกกว่าของไบโอฟิล์ม และความสามารถในการปล่อยสารต้านจุลชีพในลักษณะที่ควบคุมได้ การศึกษาปฏิสัมพันธ์ระหว่าง NP กับ EPS อาจช่วยให้เข้าใจลึกซึ้งยิ่งขึ้นถึงวิธีการพัฒนาอนุภาคนาโนที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น^{[ 3 ]}ตัวนำส่งนาโนแบบ "ปลดปล่อยอัจฉริยะ" ที่สามารถแทรกซึมเข้าไปในไบโอฟิล์มและถูกกระตุ้นโดยสภาพแวดล้อมจุลชีพที่ก่อโรคเพื่อส่งยาหรือสารประกอบอเนกประสงค์ เช่น อนุภาคนาโนเร่งปฏิกิริยาไปจนถึงแอพทาเมอร์ เดนดริเมอร์ และเปปไทด์ที่มีฤทธิ์ทางชีวภาพ ได้รับการพัฒนาขึ้นเพื่อทำลาย EPS และความมีชีวิตหรือกิจกรรมการเผาผลาญของแบคทีเรียที่ฝังอยู่ ปัจจัยบางอย่างที่อาจเปลี่ยนแปลงศักยภาพของ NP ในการขนส่งสารต้านจุลชีพเข้าไปในไบโอฟิล์ม ได้แก่ ปฏิสัมพันธ์ทางกายภาพและเคมีของ NP กับส่วนประกอบของ EPS คุณลักษณะของช่องว่างน้ำ (รูพรุน) ภายในเมทริกซ์ EPS และความหนืดของเมทริกซ์ EPS ^{[ 93 ]}ขนาดและคุณสมบัติพื้นผิว (ประจุและหมู่ฟังก์ชัน) ของ NPs เป็นตัวกำหนดหลักของการแทรกซึมและการโต้ตอบกับ EPS ^{[ 3 ]}กลยุทธ์ต้านไบโอฟิล์มที่มีศักยภาพอีกอย่างหนึ่งคือการบำบัดด้วยฟาจ แบคทีริโอฟาจ ซึ่งเป็นไวรัสที่บุกรุกเซลล์โฮสต์แบคทีเรียเฉพาะ ได้รับการแนะนำว่าเป็นสารที่มีประสิทธิภาพในการแทรกซึมไบโอฟิล์ม^{[ 18 ]}เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพสูงสุดในการกำจัดไบโอฟิล์ม กลยุทธ์การรักษาจำเป็นต้องกำหนดเป้าหมายทั้งส่วนประกอบของเมทริกซ์ไบโอฟิล์มและจุลินทรีย์ที่ฝังอยู่ เพื่อกำหนดเป้าหมายสภาพแวดล้อมจุลภาคไบโอฟิล์มที่ซับซ้อน^{[ 18 ]}