Imaging chimico ad alta risoluzione spaziale delle infezioni associate all'impianto con luminescenza eccitata a raggi X Imaging chimico attraverso il tessuto

Questa tecnica ci permetterà di visualizzare e mappare i cambiamenti biochimici delle infezioni associate all'impianto attraverso ossa e tessuti. Possiamo ottenere immagini ad alta risoluzione delle variazioni delle concentrazioni chimiche vicino alle superfici dell'impianto. Questo ci permetterà di monitorare l'ambiente chimico locale vicino alle infezioni associate all'impianto.

A dimostrare la procedura di coltura batterica sarà Erin Levon, una studentessa laureata presso il Dipartimento di Scienze Biologiche. Per iniziare, attivare il dispositivo di raffreddamento PMT ed eseguire il resto dei passaggi di inizializzazione prima di attivare i PMT. Quindi aprire il software di controllo del sistema di imaging e spostare l'asse x e l'asse y dello stadio nella posizione iniziale desiderata.

Posizionare il campione sul palco xyz mobile e posizionare l'altezza del campione in modo che il dispositivo luminescente radio sia da 5 a 5,5 centimetri al di sotto dell'ottica di messa a fuoco del policapillare sollevando o abbassando la sorgente di raggi X e / o lo stadio. Inoltre, posizionare il campione nel piano x-y con l'aiuto della traversa laser e rimuovere l'ottica di messa a fuoco per ottenere la radiografia semplice del campione. Fissare l'interblocco a pulsante sulla porta anteriore dell'alloggiamento di imaging.

Quindi accendere l'alimentazione per la sorgente di raggi X. Quindi, aprire il software di controllo a raggi X. Impostare l'alimentazione dei raggi X e aprire l'otturatore a raggi X con il software di controllo a raggi X.

Quindi aprire il software per la fotocamera a raggi X e premere il pulsante Esposizione per eseguire la radiografia normale. Spegnere l'esposizione e la radiografia, quindi aprire la porta del recinto. Collegare nuovamente l'ottica poli capillare alla sorgente di raggi X.

Quindi chiudere l'enclosure, fissare l'interblocco e accendere l'alimentatore PMT. Quindi, aprire il software di controllo del sistema di imaging e specificare la dimensione del passo, la velocità di scansione e l'area di scansione. Una volta impostati tutti i parametri, avviare la scansione premendo il pulsante Esegui.

Eseguire una scansione in background con la radiografia spenta per determinare i conteggi scuri da qualsiasi luce presente nell'involucro diversa dal campione. Dopo essersi assicurati che il campione sia nella posizione corretta con la traversa laser, chiudere l'involucro e fissare l'interblocco. Quindi aprire il software di controllo del sistema di imaging e immettere i valori per le dimensioni del passo, la velocità di scansione e l'area di scansione.

Una volta impostati tutti i parametri, premere il pulsante Esegui per avviare la scansione e ottenere la scansione del campione con la radiografia accesa. Innanzitutto, eseguire la scansione a bassa risoluzione con dimensioni di passo maggiori e velocità di scansione più elevate per ottenere un'immagine preliminare della destinazione. Dopo aver ottenuto una scansione a bassa risoluzione dell'area desiderata del campione, ottenere la scansione a risoluzione più elevata con una dimensione del passo inferiore e una velocità di scansione inferiore.

Per preparare una nuova coltura di stafilococco aureo 1945, utilizzare una colonia da una piastra di agar di soia triptica, striata entro una settimana per inoculare tre millilitri di brodo di soia triptico sterile. Quindi agitare delicatamente la coltura batterica a 37 gradi Celsius per 16-18 ore fino alla fase stazionaria. Quindi, pellettare la coltura dal brodo di soia triptico tramite centrifugazione a 4.000 g per 10 minuti a temperatura ambiente e lavare il pellet due volte con PBS.

Quantificare la concentrazione batterica utilizzando la densità ottica a 600 nanometri utilizzando l'intervallo lineare, che è l'intervallo di densità ottica in cui viene verificata la legge di Beer-Lambert. Quindi diluire il campione 200.000 cellule per millilitro usando PBS sterile. Sterilizzare l'agar di soia triptico in autoclave e quindi raffreddare mescolando fino a quando la temperatura raggiunge i 45 gradi Celsius.

Quindi, inoculare i batteri nell'agar di soia triptico. Quindi, pipetare la coltura batterica diluita sulla superficie del sensore impiantabile e 100 microlitri di agar di soia triptica non inoculata su un altro impianto sterile come controllo. Aggiungere altri 100 microlitri di agar di soia triptica non inoculata sul sensore impiantabile prima che venga incubato a 37 gradi Celsius per 48 ore prima dell'impianto.

Dopo aver completato la scansione, le immagini rispettivamente a 620 nanometri, 700 nanometri e rapporto sono state generate in MatLab e il cambiamento di colore era indicativo dei cambiamenti nel pH. Poiché la regione del pH di base assorbe significativamente la luce emessa rispetto alla regione del pH acido, la regione del pH più basso appare come un segnale più luminoso a 620 nanometri. L'emissione dello scintillatore a 700 nanometri funge da riferimento spettrale per le incongruenze nel film scintillatore, i cambiamenti nella composizione del tessuto e qualsiasi cambiamento che si verifica nella posizione dell'ottica di rilevamento dalla scansione alla scansione.

Il campione deve essere posizionato correttamente sul palco. L'alimentazione PMT deve essere spenta prima di accendere la luce della stanza o aprire l'involucro e deve essere eseguita una scansione a bassa risoluzione prima dell'imaging ad alta risoluzione. Invece della sorgente di raggi X, possiamo utilizzare una sorgente di ultrasuoni per eseguire l'imaging chimico a luminescenza ad ultrasuoni per monitorare i cambiamenti di pH associati ai dispositivi medici impiantati.

Sì, dopo l'ottimizzazione del sistema, siamo stati in grado di rilevare variazioni di pH nella cavità intramidollare dell'osso rispetto alla superficie ossea che potrebbe essere utilizzata per studiare l'osteomielite.