Imagerie chimique à haute résolution spatiale des infections associées aux implants avec imagerie chimique par luminescence excitée par rayons X à travers les tissus

Cette technique nous permettra d’imager et de cartographier les changements biochimiques des infections associées aux implants à travers les os et les tissus. Nous pouvons obtenir des images haute résolution des variations de concentrations chimiques près des surfaces implantaires. Cela nous permettra de surveiller l’environnement chimique local à proximité des infections associées aux implants.

Erin Levon, une étudiante diplômée du Département des sciences biologiques, fera la démonstration de la procédure de culture bactérienne. Pour commencer, allumez le refroidisseur PMT et effectuez le reste des étapes d’initialisation avant d’allumer les PMT. Ouvrez ensuite le logiciel de contrôle du système d’imagerie et déplacez l’axe x et l’axe y de l’étage vers la position de départ souhaitée.

Placez l’échantillon sur l’étage mobile xyz et positionnez la hauteur de l’échantillon de sorte que le dispositif radioluminescent se trouve de 5 à 5,5 centimètres sous l’optique de focalisation polycapillaire en augmentant ou en abaissant la source de rayons X et/ou la scène. Positionnez également l’échantillon dans le plan x-y à l’aide de la traverse laser et retirez l’optique de focalisation pour obtenir la radiographie ordinaire de l’échantillon. Fixez le verrouillage du bouton-poussoir à la porte d’entrée du boîtier d’imagerie.

Mettez ensuite l’alimentation de la source de rayons X. Ensuite, ouvrez le logiciel de contrôle des rayons X. Réglez la puissance des rayons X et ouvrez l’obturateur à rayons X avec le logiciel de contrôle des rayons X.

Ouvrez ensuite le logiciel de la caméra à rayons X et appuyez sur le bouton d’exposition pour prendre la radiographie ordinaire. Éteignez l’exposition et la radiographie, puis ouvrez la porte du boîtier. Connectez à nouveau l’optique polycapillaire à la source de rayons X.

Fermez ensuite le boîtier, fixez le verrouillage et mettez le bloc d’alimentation PMT sous tension. Ensuite, ouvrez le logiciel de contrôle du système d’imagerie et spécifiez la taille de l’étape, la vitesse de numérisation et la zone de numérisation. Une fois tous les paramètres définis, lancez l’analyse en appuyant sur le bouton Exécuter.

Exécutez une analyse en arrière-plan avec la radiographie désactivée pour déterminer le nombre d’obscurités de toute lumière présente dans l’enceinte autre que l’échantillon. Après vous être assuré que l’échantillon est dans la bonne position avec la traverse laser, fermez l’enceinte et fixez le verrouillage. Ouvrez ensuite le logiciel de contrôle du système d’imagerie et entrez les valeurs de taille de pas, de vitesse de numérisation et de zone de numérisation.

Une fois tous les paramètres définis, appuyez sur le bouton Exécuter pour lancer l’analyse et obtenir l’analyse de l’échantillon avec la radiographie activée. Tout d’abord, effectuez l’analyse basse résolution avec des tailles d’étape plus grandes et une vitesse de numérisation plus élevée pour obtenir une image préliminaire de la cible. Après avoir obtenu un balayage à basse résolution de la zone souhaitée de l’échantillon, obtenez le balayage à plus haute résolution avec une taille de pas plus petite et une vitesse de numérisation inférieure.

Pour préparer une culture fraîche de Staphylococcus aureus 1945, utilisez une colonie d’une plaque de gélose au soja tryptique, striée en une semaine pour inoculer trois millilitres de bouillon de soja tryptique stérile. Ensuite, agitez doucement la culture bactérienne à 37 degrés Celsius pendant 16 à 18 heures jusqu’à la phase stationnaire. Ensuite, granulez la culture du bouillon de soja tryptique par centrifugation à 4 000 g pendant 10 minutes à température ambiante et lavez la pastille deux fois avec du PBS.

Quantifier la concentration bactérienne en utilisant la densité optique à 600 nanomètres en utilisant la plage linéaire, qui est la plage de densité optique où la loi de Beer-Lambert est vérifiée. Ensuite, diluez l’échantillon à 200 000 cellules par millilitre en utilisant du PBS stérile. Stériliser la gélose de soja tryptique à l’autoclavage, puis refroidir en mélangeant jusqu’à ce que la température atteigne 45 degrés Celsius.

Ensuite, inoculez les bactéries dans la gélose au soja tryptique. Ensuite, pipetez la culture bactérienne diluée sur la surface du capteur implantable et 100 microlitres de gélose de soja tryptique non inoculée sur un autre implant stérile comme témoin. Ajoutez 100 microlitres supplémentaires de gélose de soja tryptique non inoculée sur le capteur implantable avant qu’il ne soit incubé à 37 degrés Celsius pendant 48 heures avant l’implantation.

Après avoir terminé le scan, les images à 620 nanomètres, 700 nanomètres et ratios respectivement ont été générées dans MatLab, et le changement de couleur était indicatif des changements de pH. Comme la région de pH de base absorbe considérablement la lumière émise que la région de pH acide, la région de pH inférieure apparaît comme un signal plus lumineux à 620 nanomètres. L’émission du scintillateur à 700 nanomètres fonctionne comme une référence spectrale pour les incohérences dans le film scintillateur, les changements de composition tissulaire et tout changement qui se produit dans la position de l’optique de détection d’un balayage à l’autre.

L’échantillon doit être correctement positionné sur la scène. L’alimentation PMT doit être coupée avant d’allumer la lumière ambiante ou d’ouvrir le boîtier, et un balayage basse résolution doit être effectué avant l’imagerie haute résolution. Au lieu de la source de rayons X, nous pouvons utiliser une source d’ultrasons pour effectuer une imagerie chimique par luminescence ultrasonore afin de surveiller les changements de pH associés aux dispositifs médicaux implantés.

Oui, après optimisation du système, nous avons pu détecter des variations de pH dans la cavité intramédullaire de l’os par rapport à la surface osseuse qui pourrait être utilisée pour étudier l’ostéomyélite.