2025년 6월 24일
이 프로토콜은 카테터 삽입 요로의 체외 모델을 자세히 설명하며, 이는 시뮬레이션된 카테터 관련 요로 감염에서 플랑크톤 및 생물막 관련 박테리아 세포 집단을 모두 연구하는 데 사용할 수 있습니다. 이 모델은 요로 감염을 통제하기 위한 항균 제품의 효능을 연구하는 데 추가로 활용될 수 있습니다.
- 우리의 연구는 카테터 관련 요로 감염에 중점을 두고 있습니다. 우리는 CAUTI를 유발하는 병원체를 더 잘 이해하기 위해 방광 모델과 같은 시험관 내 모델을 사용합니다.
체외 방광 모델은 CAUTI 치료에 사용하기 위한 진단 도구 및 치료 개입의 실제 적용을 테스트하기 위한 통제된 환경을 제공합니다.
카테터 삽입 요로는 카테터 표면 및 소변의 영양 환경과 같은 중요한 매개변수가 있는 복잡한 환경 틈새로 시험관 내에서 복제하기 어렵습니다.
우리 연구의 주요 목표는 환자의 결과를 개선하기 위해 요로 카테터와 같은 의료 기기의 생물막 형성을 제어하는 방법을 찾는 것입니다. 우리는 또한 모델을 사용하여 박테리아 군집에서 항균제 내성의 발생을 연구하여 이것이 어떻게 발생하고 이를 예방하기 위해 무엇을 할 수 있는지에 대한 질문에 답하고 있습니다.
[해설자] 시작하려면 체외 방광 모델의 중앙 유리실에 폴리 카테터를 삽입하고 제공된 멸균수 주사기를 사용하여 풍선을 팽창시킨 후 카테터를 제자리에 고정합니다. 그런 다음 체외 방광 모델 장치를 AUM 저장소에 연결하기 전에 폐기물 봉투를 카테터 포트에 부착합니다. 이제 체외 방광 모델을 클램프 스탠드에 부착합니다. 미디어 회로 튜브를 연동 펌프에 연결하고 모델 아래에 있는 스탠드에 쓰레기 봉투를 고정합니다. 실리콘 튜브를 사용하여 방광 모델의 외부 챔버를 순환 수조에 연결합니다. 수조를 섭씨 37도로 가열하도록 설정하고 탱크 순환기를 켭니다. 70% 에탄올을 사용하여 체외 방광 모델을 멸균합니다. 내부 챔버에 접근할 수 있도록 미디어 입구에서 마개를 제거합니다. 혈청학적 피펫을 사용하여 방광 모델 부피에서 AUM 10밀리리터를 제거합니다. 전체 정규화된 10밀리리터 현탁액을 사용하여 중앙 챔버를 통해 체외 방광 모델을 접종하고 완전히 혼합합니다. 피펫을 사용하여 중앙 챔버에서 접종된 샘플 10밀리리터를 제거하고 나중에 분석할 수 있도록 15밀리리터 범용 튜브에 분취합니다. 외부 표면의 오염을 제거한 후 스토퍼를 교체하고 미디어 흐름을 잠시 재개하여 중앙 챔버의 AUM 수준이 아이 홀에 도달하도록 한 다음 흐름을 중지합니다. 1시간 배양 후, 연동 펌프를 사용하여 배지 흐름을 켜서 체외 방광 모델 실행을 시작합니다. 방광 모델 마개의 오염을 제거한 후 중앙 챔버에 접근하기 위해 제거합니다. 혈청학적 피펫을 사용하여 카테터 팁과 풍선을 피하면서 중앙 챔버의 내용물을 부드럽게 혼합합니다. 그런 다음 피펫을 사용하여 샘플에서 1밀리리터를 제거하고 연속 희석을 위해 1.5밀리리터 미세 원심분리기 튜브에 분취합니다. pH 측정기를 사용하여 나머지 샘플의 pH를 측정합니다. 카테터에서 폐기물 봉투를 분리하고 풍선을 수축시켜 모델에서 잔여 소변을 배출합니다. 멸균 겸자를 사용하여 모델 바닥에서 카테터를 제거합니다. 이제 제거한 카테터를 멸균 보드에 놓고 멸균 메스를 사용하여 절편에 필요한 지점에서 카테터를 절단합니다. 멸균 겸자를 사용하여 카테터 절편을 멸균 PBS에 3회 담가 비부착 세포를 제거하고 준비된 카테터 절편을 섭씨 37도에서 0.25% 트립신에 30분 동안 배양합니다. 배양 후, 카테터가 포함된 용액을 10분 동안 초음파 처리합니다. 무균 기술을 사용하여 윤활제가 들어 있는 주사기의 끝을 방광 모델의 목에 삽입하고 5밀리리터의 젤을 주입합니다. 모델을 회전시켜 베이스가 젤로 고르게 코팅되었는지 확인합니다. 폴리 카테터를 모델에 삽입하려면 카테터 팁을 젤 사이로 밀어 넣고 평소와 같이 풍선을 채운 후 고정합니다. 모델을 나머지 설정에 연결합니다. 그런 다음 카테터 눈 구멍을 통해 배출되기 시작할 때까지 모델 내강을 소변으로 채웁니다. 소변이 배출되기 시작하면 접종 전에 젤 손실을 방지하기 위해 펌프를 멈추십시오. 접종 후 펌프를 켜는 시점에서 콜로니 형성 단위 수에 대한 희석액을 도금합니다. 개별 관개 파우치를 사용하는 경우 카테터에서 쓰레기 봉투를 분리하고 파우치와 함께 제공된 캡을 사용하여 쓰레기 봉투를 밀봉하십시오. 즉시 세척액 파우치를 카테터에 부착하고 가벼운 압력을 가하여 제조업체의 지침에 따라 15분 동안 제품을 중앙 내강에 짜냅니다. 권장 치료 시간이 완료되면 잔류 용액이 카테터 눈 구멍을 통해 내부 챔버에서 세척 파우치로 배출되도록 한 다음 파우치를 분리합니다. 카테터 배액구와 쓰레기봉투 연결 포트를 70% 에탄올로 소독한 후 다시 연결하십시오. 실험을 종료하려면 수조 흐름을 끄고 체외 방광 모델에서 배지 회로와 수조 회로 튜브를 분리하십시오. 마개를 제거한 후 잔여 소변의 전체 양을 모으고 폐기물 봉투를 배출하고 잔여 매체를 버립니다. 그런 다음 카테터 포트에서 카테터 폐기물 봉투를 분리하고 폐기하십시오. 마지막으로 모델에서 카테터를 제거하기 전에 주사기를 사용하여 카테터 풍선을 천천히 수축시킵니다. 방광 모델을 접종한 후, Proteus mirabilis의 미니-Tn5 돌연변이 균주에서 생물막 형성 감소를 나타내는 야생형 균주에 비해 폐쇄 시간이 유의하게 연장되었습니다. 막힘 시 밀리리터당 플랑크톤 군집 형성 단위는 야생형에 비해 미니-Tn5 돌연변이 균주에서 유의하게 감소했습니다. 크리스탈 바이올렛 염색은 클로르헥시딘에서 계대된 Proteus mirabilis 분리주가 클로르헥시딘이 없는 계대에 비해 생물막 바이오매스의 상당한 감소를 나타냈다는 것을 입증했습니다. 0.02% 클로르헥시딘 세척으로 체외 방광 모델을 치료하면 치료되지 않은 대조군과 식염수 처리된 대조군에 비해 막힘 시간이 크게 연장되고 밀리리터당 플랑크톤 콜로니 형성 단위가 감소했습니다.
본 프로토콜은 도뇨관 관련 요로감염(CAUTI)에서 부유성 및 바이오필름 관련 박테리아 군집을 조사하기 위해 설계된 도뇨관 삽입 요로의 인 vitro 모델을 설명합니다. 이 모델은 이러한 감염의 관리를 목적으로 하는 항균 제품의 평가를 가능하게 합니다.
바이오필름으로 인한 카테터 관련 요로 감염(CAUTI)은 의료 현장 및 의료기기 개발 과정에서 지속적인 과제가 되고 있습니다. 본 인 비트로(in vitro) 방광 모델은 임상적으로 유의미한 조건 하에서 항균 중재 전략의 기전적 위험 요소 제거 및 정량적 평가를 가능하게 합니다. 이 모델의 도입은 전임상 스크리닝의 예측 신뢰도를 높이며, 항감염 기기 전략의 포트폴리오 결정에 유용한 정보를 제공합니다.
이 모델은 CAUTI를 표적으로 하는 항감염 기기 및 치료제 개발을 위해 초기 발견, 스크리닝 및 전임상 평가 단계를 연결합니다.