Imágenes químicas de alta resolución espacial de infecciones asociadas a implantes con imágenes químicas de luminiscencia excitada por rayos X a través de tejidos

Esta técnica nos permitirá obtener imágenes y mapear los cambios bioquímicos de las infecciones asociadas a implantes a través de huesos y tejidos. Podemos obtener imágenes de alta resolución de las variaciones en las concentraciones químicas cerca de las superficies de los implantes. Esto nos permitirá monitorear el entorno químico local cerca de las infecciones asociadas a implantes.

Demostrando el procedimiento de cultivo bacteriano estará Erin Levon, una estudiante graduada del Departamento de Ciencias Biológicas. Para comenzar, encienda el enfriador PMT y realice el resto de los pasos de inicialización antes de encender los PMT. A continuación, abra el software de control del sistema de imágenes y mueva el eje x y el eje y de la etapa a la posición inicial deseada.

Coloque la muestra en la platina xyz móvil y coloque la altura de la muestra de modo que el dispositivo radioluminiscente esté de 5 a 5,5 centímetros por debajo de la óptica de enfoque policapilar subiendo o bajando la fuente de rayos X y/o la plata. Además, coloque la muestra en el plano x-y con la ayuda de la cruceta láser y retire la óptica de enfoque para obtener la radiografía simple de la muestra. Asegure el enclavamiento del botón pulsador en la puerta principal de la carcasa de imágenes.

Luego encienda la fuente de rayos X. A continuación, abra el software de control de rayos X. Ajuste la alimentación de rayos X y abra el obturador de rayos X con el software de control de rayos X.

Luego abra el software para la cámara de rayos X y presione el botón Exposición para tomar la radiografía simple. Apague la exposición y la radiografía, y luego abra la puerta del recinto. Conecte la óptica policapilar de nuevo a la fuente de rayos X.

A continuación, cierre la carcasa, asegure el enclavamiento y encienda la fuente de alimentación PMT. A continuación, abra el software de control del sistema de imágenes y especifique el tamaño del paso, la velocidad de escaneo y el área de escaneo. Una vez que todos los parámetros estén configurados, inicie el escaneo presionando el botón Ejecutar.

Ejecute un escaneo de fondo con la radiografía apagada para determinar los recuentos oscuros de cualquier luz presente en el recinto que no sea la muestra. Después de asegurarse de que la muestra está en la posición correcta con la cruceta láser, cierre la carcasa y asegure el enclavamiento. A continuación, abra el software de control del sistema de imágenes e introduzca los valores de tamaño de paso, velocidad de escaneo y área de escaneo.

Una vez que todos los parámetros estén configurados, presione el botón Ejecutar para iniciar el escaneo y obtener el escaneo de la muestra con la radiografía encendida. Primero, realice el escaneo de baja resolución con tamaños de paso más grandes y una mayor velocidad de escaneo para obtener una imagen preliminar del objetivo. Después de obtener un escaneo de baja resolución del área deseada de la muestra, obtenga el escaneo de mayor resolución con un tamaño de paso más pequeño y una velocidad de escaneo más baja.

Para preparar un cultivo fresco de Staphylococcus aureus 1945, use una colonia de una placa de agar de soja tríptica, rayada dentro de una semana para inocular tres mililitros de caldo de soja tríptico estéril. Luego agite el cultivo bacteriano suavemente a 37 grados centígrados durante 16 a 18 horas hasta la fase estacionaria. A continuación, pellet del cultivo del caldo de soja tríptico mediante centrifugación a 4, 000 g durante 10 minutos a temperatura ambiente y lavar el pellet dos veces con PBS.

Cuantifique la concentración bacteriana utilizando la densidad óptica a 600 nanómetros utilizando el rango lineal, que es el rango de densidad óptica donde se verifica la ley de Beer-Lambert. Luego diluya la muestra 200, 000 células por mililitro usando PBS estéril. Esterilizar el agar tríptico de soja en autoclave, y luego enfriar mezclando hasta que la temperatura alcance los 45 grados centígrados.

A continuación, inocular las bacterias en el agar de soja tríptico. A continuación, pipetear el cultivo bacteriano diluido sobre la superficie del sensor implantable y 100 microlitros de agar de soja tríptico no inoculado sobre otro implante estéril como control. Agregue 100 microlitros adicionales de agar de soja tríptico no inoculado sobre el sensor implantable antes de incubarlo a 37 grados centígrados durante 48 horas antes de la implantación.

Después de completar el escaneo, las imágenes a 620 nanómetros, 700 nanómetros y proporción respectivamente se generaron en MatLab, y el cambio en el color fue indicativo de los cambios en el pH. Como la región de pH básica absorbe significativamente la luz emitida que la región de pH ácido, la región de pH más bajo aparece como una señal más brillante a 620 nanómetros. La emisión del centelleador a 700 nanómetros funciona como una referencia espectral para inconsistencias en la película centelleadora, cambios en la composición del tejido y cualquier cambio que ocurra en la posición de la óptica de detección de escaneo a escaneo.

La muestra debe colocarse correctamente en el escenario. La fuente de alimentación PMT debe apagarse antes de encender la luz de la habitación o abrir el recinto, y se debe realizar un escaneo de baja resolución antes de las imágenes de alta resolución. En lugar de la fuente de rayos X, podemos usar una fuente de ultrasonido para realizar imágenes químicas de luminiscencia de ultrasonido para monitorear los cambios de pH asociados con los dispositivos médicos implantados.

Sí, después de la optimización del sistema, pudimos detectar variaciones de pH en la cavidad intramedular del hueso en comparación con la superficie ósea que podría usarse para estudiar la osteomielitis.