조직을 통한 X선 여기 발광 화학 이미징을 통한 임플란트 관련 감염의 높은 공간 분해능 화학 이미징

이 기술을 통해 뼈와 조직을 통한 임플란트 관련 감염의 생화학적 변화를 이미지화하고 매핑할 수 있습니다. 임플란트 표면 근처의 화학 물질 농도 변화에 대한 고해상도 이미지를 얻을 수 있습니다. 이를 통해 임플란트 관련 감염 근처의 지역 화학 환경을 모니터링 할 수 있습니다.

박테리아 배양 절차를 시연하는 것은 생물 과학과의 대학원생 인 Erin Levon이 될 것입니다. 시작하려면 PMT 쿨러를 켜고 PMT를 켜기 전에 나머지 초기화 단계를 수행하십시오. 그런 다음 이미징 시스템 제어 소프트웨어를 열고 스테이지 x축과 y축을 원하는 시작 위치로 이동합니다.

샘플을 움직일 수 있는 xyz 스테이지에 배치하고, x선 소스 및/또는 스테이지를 올리거나 내려서 전파 발광 장치가 폴리 모세관 초점 광학 장치 아래 5 내지 5.5 센티미터가 되도록 샘플 높이를 위치시킨다. 또한 레이저 크로스헤드를 사용하여 xy 평면에 표본을 배치하고 샘플의 일반 방사선 사진을 얻기 위한 초점 광학 장치를 제거합니다. 이미징 인클로저의 전면 도어에 푸시 버튼 인터록을 고정합니다.

그런 다음 X선 소스의 전원을 켭니다. 그런 다음 X선 제어 소프트웨어를 엽니다. 엑스레이 힘을 놓고 엑스레이 통제 소프트웨어를 가진 엑스레이 셔터를 여십시오.

그런 다음 엑스레이 카메라용 소프트웨어를 열고 노출 버튼을 눌러 일반 방사선 사진을 찍습니다. 노출과 엑스레이를 끈 다음 인클로저 도어를 엽니다. 폴리 모세관 광학 장치를 X선 소스에 다시 연결합니다.

그런 다음 인클로저를 닫고 인터록을 고정한 다음 PMT 전원 공급 장치를 켭니다. 그런 다음 이미징 시스템 제어 소프트웨어를 열고 스텝 크기, 스캔 속도 및 스캔 영역을 지정합니다. 모든 매개변수가 설정되면 실행 버튼을 눌러 스캔을 시작합니다.

X-ray를 끈 상태에서 백그라운드 스캔을 실행하여 샘플 이외의 인클로저에 있는 모든 조명의 어두운 개수를 확인합니다. 샘플을 확인한 후 레이저 크로스헤드로 올바른 위치에 있으면 인클로저를 닫고 인터록을 고정합니다. 그런 다음 이미징 시스템 제어 소프트웨어를 열고 스텝 크기, 스캔 속도 및 스캔 영역에 대한 값을 입력합니다.

모든 매개변수가 설정되면 실행 버튼을 눌러 스캔을 시작하고 엑스레이가 켜진 상태에서 샘플에 대한 스캔을 얻습니다. 먼저 더 큰 스텝 크기와 더 빠른 스캔 속도로 저해상도 스캔을 수행하여 대상의 예비 이미지를 얻습니다. 샘플의 원하는 영역에 대한 저해상도 스캔을 얻은 후 더 작은 스텝 크기와 더 낮은 스캔 속도로 더 높은 해상도의 스캔을 얻습니다.

1945년 황색포도상구균의 신선한 배양액을 준비하려면 트립신 대두 한천 플레이트에서 한 콜로니를 사용하고 1주일 이내에 줄무늬를 만들어 멸균 트립신 콩 국물 3밀리리터를 접종합니다. 그런 다음 박테리아 배양액을 섭씨 37도에서 정지 단계까지 16-18 시간 동안 부드럽게 흔든다. 다음으로, 트립신 대두 액체배지로부터 배양된 펠렛을 4, 000 g에서 상온에서 10분 동안 원심분리를 통해 펠렛을 PBS로 2회 세척하였다.

Beer-Lambert 법칙이 검증되는 광학 밀도 범위인 선형 범위를 사용하여 600나노미터에서 광학 밀도를 사용하여 박테리아 농도를 정량화합니다. 그런 다음 멸균 PBS를 사용하여 밀리리터당 샘플 200, 000 세포를 희석하십시오. 트립신 콩 한천을 오토클레이빙으로 살균한 다음 온도가 섭씨 45도에 도달할 때까지 혼합하여 냉각합니다.

다음으로, 박테리아를 트립신 콩 한천에 접종합니다. 다음에, 희석된 박테리아 배양물을 이식형 센서의 표면 상에 피펫팅하고, 대조군으로서 또 다른 멸균 임플란트 위에 100 마이크로리터의 미접종 트립신 대두 한천을 접종한다. 이식 전 섭씨 37도에서 48시간 동안 배양하기 전에 이식형 센서 위에 접종되지 않은 트립신 대두 한천 100마이크로리터를 추가합니다.

스캔 완료 후, 620 나노미터, 700 나노미터, 및 비율에서의 이미지를 MatLab에서 각각 생성하였고, 색상의 변화는 pH의 변화를 나타내었다. 염기성 pH 영역은 산성 pH 영역보다 방출된 빛을 상당히 흡수하기 때문에 낮은 pH 영역은 620나노미터에서 더 밝은 신호로 나타납니다. 700 나노미터에서의 신틸레이터 방출은 신틸레이터 필름의 불일치, 조직 조성 변화 및 스캔에서 스캔까지 검출 광학 위치에서 발생하는 모든 변화에 대한 스펙트럼 기준 역할을 합니다.

샘플을 스테이지에 올바르게 배치해야 합니다. 실내 조명을 켜거나 인클로저를 열기 전에 PMT 전원 공급 장치를 꺼야 하며 고해상도 이미징 전에 저해상도 스캔을 수행해야 합니다. X선 소스 대신 초음파 소스를 사용하여 이식된 의료 기기와 관련된 pH 변화를 모니터링하기 위한 초음파 발광 화학 이미징을 수행할 수 있습니다.

예, 시스템을 최적화한 후 골수염 연구에 사용할 수 있는 뼈 표면과 비교하여 뼈의 골수내강의 pH 변화를 감지할 수 있었습니다.