Onderzoeksartikel

Vergelijkende in vitro biofilm-evaluatie van staphylococcus aureus op 3D-geprinte polylactische zuur- en polyethyleentereftalaatglycol-gemodificeerde oppervlakken

DOI:

10.3791/70394

⸱

3 april 2026

 ,  ,  , 
1Laboratory of Emerging Infectious Diseases, School of Medicine, Pontifícia Universidade Católica do Paraná

In dit artikel

Samenvatting

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Deze studie evalueert biofilmvorming op 3D-geprint polylactinezuur (PLA) en polyethyleentereftalaatglycol (PETG) met behulp van statische, semistatische en dynamische in vitro modellen. De methodologie ondersteunt de ontwikkeling van veiligere medische hulpmiddelen en bevordert biofilmonderzoek in 3D-geprinte biomaterialen.

Samenvatting

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Driedimensionale (3D) printen heeft de ontwikkeling van op maat gemaakte medische apparaten versneld, maar de vorming van biofilm op gedrukte materialen blijft een grote bedreiging voor de veiligheid en prestaties van implantaten. Omdat materiaalchemie en afhankelijke oppervlaktekenmerken de bacteriële hechting en antibioticatolerantie kunnen beïnvloeden, zijn gestandaardiseerde in vitro-benaderingen nodig die zinvolle vergelijkingen mogelijk maken tussen veelgebruikte 3D-printpolymeren. Hier vergelijken we de ontwikkeling van biofilms op polylacticzuur (PLA) en polypolyethyrefthaatglycol (PETG) met behulp van een multimodel in vitro evaluatiekader dat complementaire aspecten van biofilmbiologie vastlegt, waaronder vroege adhesie, rijping en antimicrobiële tolerantie, zowel onder statische als stromingscondities. S. aureus-biofilms werden vastgesteld en beoordeeld met behulp van kwantitatieve (levensvatbare bacteriële belasting en minimale biofilmverwijderingsconcentratie [MBEC]) en kwalitatieve (scanning electron microscopy) eindpunten. Zowel PLA als PETG ondersteunden biofilmvorming over modellen heen; PLA vertoonde echter een hogere vroege adhesie en een hogere biofilmdichtheid. In statische assays toonde PLA hogere CFU-waarden dan PETG, terwijl de vancomycine MBEC-waarden vergelijkbaar waren tussen de materialen. Assay-afhankelijke verschillen in MBEC werden waargenomen tussen platforms, wat benadrukt hoe modelstructuur de schijnbare antimicrobiële gevoeligheid kan beïnvloeden. Bij dynamische stroming nam de biofilmbelasting toe ten opzichte van statische omstandigheden, met minimale materiaalafhankelijke verschillen. Gezamenlijk benadrukken deze resultaten de vatbaarheid van beide polymeren voor biofilmvorming en tonen ze de waarde aan van een multimodelkader voor het evalueren van materiaalgeassocieerd biofilmgedrag en het benchmarken van antimicrobiële prestaties op 3D-geprinte apparaatrelevante substraten.

Inleiding

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Recente ontwikkelingen in 3D-printen hebben geleid tot een groeiende adoptie van 3D-geprinte medische apparaten vanwege hun kosteneffectiviteit, hoge precisie, complexe structurele ontwerpen, efficiënte materiaalgebruik en patiëntspecifiek ontwerp 1,2. Deze ontwikkelingen stimuleren aanzienlijke klinische vooruitgang in de ontwikkeling van op maat gemaakte orthopedischeimplantaten 3,4,5,6, craniofaciale 7,8, dental 1,9 en spinale10,11 implantaten.

Talrijke technieken en materialen maken nu nauwkeurige controle over ontwerpparameters mogelijk, waardoor het mogelijk is om oppervlaktekenmerken te optimaliseren en de algehele apparaatfunctionaliteitte verbeteren 2,12,13. Het oppervlak van het implantaat is van cruciaal belang, omdat het dient als de belangrijkste interface met de gastheeromgeving en invloed heeft op immuunreacties, bacteriële adhesie en weefselintegratie—factoren die essentieel zijn voor de langetermijnprestaties van het apparaat14,15. Dezezelfde interface vormt echter ook een grote uitdaging, aangezien infecties die samenhangen met implanteerbare medische apparaten tot ernstige complicaties kunnen leiden en vaak moeilijk te behandelen zijn vanwege het vermogen van pathogenen om aan het oppervlak gehechte biofilms 16,17,18,19 te vormen.

In deze context vormt in vitro testen van biofilmmodellen op materialen die bedoeld zijn voor de productie van implanteerbare medische hulpmiddelen een fundamentele stap in het risicobeoordelings- en productontwikkelingsproces20. Deze assays maken het mogelijk om de vatbaarheid van het materiaal voor microbiële adhesie, biofilmvorming en rijping te onderzoeken, evenals de effectiviteit van antimicrobiële strategieën of oppervlaktemodificaties die gericht zijn op het voorkomen van microbiële groei.

Een verdere beperking van veel in vitro biofilm-assays is dat ze vaak worden uitgevoerd op één enkel, gestandaardiseerd substraat (vaak één polymeer of een generiek laboratoriummateriaal), waarbij impliciet wordt aangenomen dat resultaten overdraagbaar zijn over apparaatmaterialen21. Dit is problematisch voor 3D-geprinte medische apparaten, waar polymeerchemie en fabricage-afhankelijke oppervlaktekenmerken aanzienlijk kunnen variëren en direct invloed kunnen hebben op bacteriële hechting, biofilmrijping en antimicrobiële tolerantie22. Bijgevolg lost het evalueren van biofilmgedrag op de daadwerkelijke polymeren die in de fabricage worden gebruikt, in plaats van te extrapoleren vanaf één referentiesubstraat, een belangrijke kloof in de huidige testpraktijk aan.

Omdat het implantaatoppervlak de belangrijkste interface met de gastheer is, beïnvloedt het sterk de bacteriële adhesie en de vorming van biofilm, die de basis liggen aan veel apparaatgerelateerde infecties en behandelingsmislukkingen. We stelden de hypothese op dat veelgebruikte 3D-geprinte polymeren verschillen in hun vermogen om de ontwikkeling van S. aureus-biofilm te ondersteunen en in hun vatbaarheid voor door vancomycine gemedieerde biofilmverwijdering. Daarom voerden we een kwalitatieve en kwantitatieve evaluatie uit van biofilmvorming op 3D-geprinte materiaalmodellen. In de huidige studie werd een kwalitatieve en kwantitatieve evaluatie uitgevoerd van biofilmvorming op 3D-geprinte materiaalmodellen.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Alle gevaarlijke chemicaliën (bijv. glutaraldehyde, natriumcacodylaatbuffer, hexamethyldisilazaan [HMDS] en ethanol) werden behandeld volgens institutionele Milieu- en Veiligheidsbeleid (EHS). De bereiding en het gebruik van vluchtige/giftige reagentia vonden plaats in een gecertificeerde chemische dampkap met geschikte persoonlijke beschermingsmiddelen (labjas, oogbescherming en chemisch resistente handschoenen), en brandbare oplosmiddelen werden uit de buurt van ontstekingsbronnen gehouden. Chemisch afval werd gescheiden en verzameld in correct gelabelde containers (inclusief speciaal arseenhoudend afval voor cacodylaat en oplosmiddelafval voor HMDS/ethanol) voor verwijdering via het institutionele programma voor gevaarlijk afval. Biogevaarlijke materialen (bacteriële culturen, besmette platen en wegwerpmaterialen) werden gedecontaminateerd volgens bioveiligheidsprocedures (bijv. autoclavering of goedgekeurde desinfectiemiddelen) vóór verwijdering, en elke ethyleenoxidesterilisatie werd uitgevoerd volgens gecertificeerde faciliteitsprotocollen en vereiste beluchtingspraktijken.

3D-geprinte modellen
De modellen werden ontworpen met behulp van gratis computerondersteunde ontwerpsoftware en geprint met een 3D-printer uitgerust met fused deposition modeling-technologie, met 1,75 mm (diameter) filamenten van polymelkzuur (PLA) en polytereltalaatglycol (PETG) (Materiaaltabel). De drukparameters die werden gebruikt voor het vervaardigen van de monsters waren als volgt: mondstuk (0,4 mm) bewegingssnelheid van 1800 mm/min; snelheid in de eerste laag van 300 mm/min; nozzle extrusietemperatuur van 220 °C (PLA) en 255 °C (PETG); bodemtemperatuur van 60 °C; laaghoogte van 0,08 mm; extrusiebreedte van 0,48 mm en; Invuldichtheid van 100% voor alle monsters. Geen van de monsters vereiste het gebruik van ondersteunende structuren. 3D-modellen bestonden uit schijven, platbodemplaten, het Calgary-biofilmapparaat (CBD) en het aangepaste Robbins-apparaat (MRD). De schijven waren ontworpen als een cilinder met een diameter van 6 mm x 6 mm (hoogte).

Voor het CBD werd een model gemaakt (Materiaaltabel). De CBD bestond uit twee delen: een basisplaat, een standaard 96-put microtiterplaat (ANSI/SLAS-formaat) en een deksel (peg plate): een polymeer (PLA of PETG) deksel met 96 cilindrische pennen met een diameter van 2 mm en 5 mm (hoogte). De MRD werd ontwikkeld met 4 mm (diameter en hoogte) pennen bevestigd in een schroefdraadmodel (materiaaltafel). Na het afronden van het printproces werden de modellen zorgvuldig van de bouwplaat verwijderd, visueel geïnspecteerd op eventuele vervormingen en vervolgens gesteriliseerd met ethyleenoxide.

Schijfmodel van statische biofilm
Deze methode werd gebruikt om biofilmvorming op PLA te induceren met behulp van de eerder beschreven 6 mm × 6 mm cilindrische schijven23 (Figuur 1).

figure-protocol-1
Figuur 1: PLA- en PETG-schijven en een 24-wellplaat voor biofilmvorming op de modellen van deze schijven. (A) Representatieve 3D-geprinte PLA- en PETG-schijven vóór de bacteriële inoculatie en biofilmvorming. (B) PLA- en PETG-schijven gepositioneerd in een 24-wellplaat tijdens biofilminductie onder in vitrokweekomstandigheden . Afkortingen; PLA = polylactinezuur; PETG = polyethyleentereftalaatglycol gemodificeerd. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

S. aureus werd opgeslagen bij −80 °C in tryptische sojabouillon (TSB) aangevuld met 15% glycerol en werd voorafgaand aan elk experiment op bloedagar gekweekt en 24 uur geïncubeerd bij 37 °C. Een geïsoleerde kolonie werd opnieuw opgehangen in 10 mL TSB, aangevuld met 50 mM glucose, toegevoegd aan een 50 mL conische buis en 24 uur geïncubeerd bij 37 °C in een orbitale shaker bij 120 rpm. De resulterende cultuur werd 5 minuten gecentrifugeerd op 200 x g, waarna het supernatant werd afgevoerd. De pellet werd drie keer gewassen met 10 mL steriel 0,9% NaCl. In de laatste wasfase werd de pellet opnieuw opgehangen in 10 mL verse TSB om een bacteriële suspensie te verkrijgen met een troebelheid gelijk aan de 0,5 McFarland-standaard (ongeveer 1,5 × 108 CFU/mL), zoals bepaald door nephelometrie. De suspensie werd vervolgens verdund met 1:10 in 10 mL TSB in een 15 mL conische buis om een uiteindelijke bacteriële concentratie van 107CFU /mL te bereiken. Voor experimenten met schijven werd 2 mL van de vorige bacteriële suspensie toegevoegd aan elke put van steriele 24-wellplaten om elke groep schijven (PLA en PETG) gedurende 2 uur te bedekken om celadhesie mogelijk te maken. De schijven werden vervolgens aseptisch overgebracht met steriele pincet naar een nieuwe steriele 24-well plaat met 2 mL 0,9% NaCl om planktonische cellen te verwijderen. Verse 10 mL TSB werd aan de putten toegevoegd, en de platen werden 24 uur geïncubeerd bij 37 °C. Tijdens deze stap vormden cellen die aan de schijfoppervlakken hechtten een biofilm. Na de incubatie werd het kweekmedium geaspireerd en werden de schijven gewassen met 2 mL 0,9% NaCl om het resterende medium en niet-hechtende cellen te verwijderen. Een 24-well-plaat werd voorbereid met 1 mL vancomycineoplossing bij seriële verdunning (2–4.096 mg/L), en de schijven werden 24 uur ondergedompeld. Een controlegroep zonder vancomycine (NaCl 0,9%) werd opgenomen. Na 24 uur werden de schijven gewassen met 2 mL NaCl 0,9%.

Om de vastzittende bacteriën op de schijfjes te kwantificeren, werd elke schijf met een steriele pincet overgebracht naar een microbuis met 1 mL steriel 0,9% NaCl en 15 minuten in een ultrasoon bad op 40 kHz en 37 °C gesoniceerd om de vastgekleefde cellen los te maken. De microbuizen werden 60 seconden vortex om volledige ontmanteling van celclusters te garanderen. Aliquots van 100 μL van het onverdunde monster (10°) en 10⁻2 en 10⁻4 verdunning in steriel 0,9% NaCl werden op TSA geplateerd en 24 uur geïncubeerd bij 37 °C. Bacteriële groei werd gekwantificeerd door CFU op een plaat te tellen en uitgedrukt als CFU/mL.

24-put platplaten met platte bodem voor minimale biofilmverwijderingsconcentratie
Voor experimenten in platen met 24 putten werd 3 mL bacteriële suspensie (zoals hierboven beschreven) gedurende 2 uur aan elke put toegevoegd om voldoende celadhesie te garanderen. Daarna werd de bacteriële suspensie geaspireerd en werd 3 mL steriel 0,9% NaCl toegevoegd om planktonische cellen te verwijderen. Verse 3 ml TSB werd vervolgens toegevoegd en de platen werden 24 uur geïncubeerd bij 37 °C. Tijdens deze stap vormden cellen die aan de putoppervlakken hechten een biofilm. Na de incubatie werd de TSB geaspireerd en werden de putten gewassen met 3 mL van 0,9% NaCl om residueel medium en niet-hechtende cellen te verwijderen. 3 mL vancomycineoplossing bij seriële verdunning (2–4.096 mg/L) werd aan elke put toegevoegd. Een controlegroep zonder vancomycine (NaCl 0,9%) werd opgenomen.

Na 24 uur werd de oplossing verwijderd en werd elke put voorzichtig twee keer gewassen met 3 mL 0,9% NaCl. Drie milliliter van 0,9% NaCl werden aan elke put toegevoegd, de plaat werd afgesloten en afgesloten met parafilm, en vervolgens 15 minuten in een ultrasoon bad bij 40 kHz en 37 °C gesoniceerd om de vastzittende biofilm los te maken. Aliquots van 100 μL werden uit de putten verzameld, en het onverdunde monster (10°) en de 10⁻2- en 10⁻4-verdunningen, bereid in steriel 0,9% NaCl, werden op TSA geplateerd en 24 uur geïncubeerd bij 37 °C. De bacteriële groei werd vervolgens gekwantificeerd door CFU/mL te tellen. Alle experimenten werden in drievoud uitgevoerd. De minimale biofilm-verwijderingsconcentratie (MBEC) werd gedefinieerd als een reductie van ten minste 3 log10 in vergelijking met de controlegroep (Figuur 2).

figure-protocol-2
Figuur 2: Gedrukte platen met 24 putten. (A) 24-wells platen gedrukt met PLA. (B) 24-well-platen bedrukt met PETG. Afkortingen; PLA = polylactinezuur; PETG = Polyethyleenterefthalaatglycol. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Het biofilmapparaat van Calgary
De CBD bestaat uit een microtiterplaat met 96 putten en een deksel met 96 pennen, elk ontworpen om precies in een put te passen wanneer het deksel op het bord wordt geplaatst. Om biofilmvorming te induceren, werd elke put van een steriele 96-put plaat gevuld met 200 μL van de bacteriële suspensie, waarna steriele pegdeksels op de plaat werden geplaatst. De gemonteerde platen werden 24 uur onder statische omstandigheden geïncubeerd bij 37 °C om biofilmontwikkeling op de pennen mogelijk te maken. Na de incubatie werden de pendeksels voorzichtig afgespoeld in een 96-wells plaat met 200 μL 0,9% NaCl om planktonische cellen te verwijderen. De plaat met de pennen werd ondergedompeld in een andere 96-wellplaat met vancomycine in progressieve concentraties (2–4.096 mg/L) en 24 uur geïncubeerd bij 37 °C onder statische omstandigheden.

De plaat met pennen werd gespoeld in een 96-well plaat met 200 μL van 0,9% NaCl, en de pennen werden zorgvuldig gestempeld in een 15 cm TSA-plaat en 24 uur geïncubeerd bij 37 °C. Bacteriële groei werd waargenomen en MBEC werd gedefinieerd als de laagste concentratie waarbij geen groei plaatsvond. Alle experimenten werden in drievoud uitgevoerd (Figuur 3).

figure-protocol-3
Figuur 3: Calgary-apparaat en 96-wells platplaten met platte bodem gedrukt met PLA en PETG. (A) Calgary-apparaat gedrukt met PLA. (B) 96-wells platbodemplaten gedrukt met PLA. (C) Calgary-apparaat gedrukt met PETG. (D) 96-wells platplaten met platte bodem, gedrukt met PETG. Afkortingen; PLA = polylactinezuur; PETG = polyethyleentereftalaatglycol. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Een dynamisch systeem onder continue stromingsomstandigheden
Elke MRD bevat vijf individuele pennen die in een schroefschroefdraadmodel zijn bevestigd en lineair zijn gerangschikt langs een kanaal met een rechthoekige doorsnede. Het dynamische systeem bestond uit een kolf met 1 L oplossing, waarbij het te testen antibioticum via een siliconenbuis gekoppeld aan de MRD was aangesloten op een peristaltische pomp. De assemblage vond plaats in een laminaire luchtstroomkast om besmetting te voorkomen. De gemiddelde debiet bleef 1 mL/min en circuleerde 24 uur door het systeem. De vloeistof die door de MRD stroomt, wordt in een andere glazen fles geworpen (zonder recirculatie).

S. aureus-biofilms werden geïnduceerd op de pennen van een MRD, waarbij de pennen werden afgezet op 24-wellplaten met TSB van 3 mL bij een concentratie van 107 CFU/mL. De pennen werden voorzichtig afgespoeld door onderdompeling in een 24-wells plaat gevuld met 3 mL 0,9% NaCl-oplossing. De pennen werden zorgvuldig in de MRD geschroefd (n = 5). Vancomycineoplossing (40 mg/L) verdund in 0,9% NaCl werd via de MDR geïnfuseerd met de hierboven beschreven pomp gedurende 24 uur. Een controlegroep zonder antibiotica (0,9% NaCl) werd opgenomen. Deze concentratie werd gekozen op basis van de serumconcentratie die werd verkregen tijdens hoge doses intraveneuze vancomycine, zoals eerder beschreven24. De pinnen werden aseptisch uit de MRD verwijderd met een steriele pincet, na het wassen met 0,9% NaCl in microbuizen geplaatst met 1 mL steriel 0,9% NaCl, en 15 minuten in een ultrasoon bad op 40 kHz en 37 °C gesoniceerd om volledige loskoppeling van de biofilm te garanderen. De microbuizen werden 60 seconden vortex en de procedure werd drie keer herhaald om de resterende biofilmaggregaten te verstoren. Aliquots van 100 μL werden op TSA geplateerd, en de platen werden 24 uur geïncubeerd bij 37 °C. Bacteriële groei werd gekwantificeerd en uitgedrukt als CFU/mL (Figuur 4).

figure-protocol-4
Figuur 4: Aangepast Robbins-apparaat met PETG en PLA en een foto van het dynamische systeem. (A) Gemodificeerd Robbins-apparaat gedrukt met PETG of PLA. (B) Foto van het dynamische systeem. Afkortingen; PLA = polylactinezuur; PETG = polyethyleentereftalaatglycol. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Scanning-elektronenmicroscopie
Om de morfologie en structuur van de biofilms te visualiseren, werd scanning electron microscopy (SEM) uitgevoerd op de schijven. Biofilm werd geïnduceerd op schijven zoals beschreven in de protocollen. De schijven werden voorzichtig van de plaat verwijderd met een steriele pincet en vastgezet met een oplossing (0,68 g sucrose, 0,42 g natriumcacodylaat, 0,6 mL 30% glutaraldehyde), met 19,4 ml gedeïoniseerd water, gedurende 45 minuten. Vervolgens werden de monsters 10 minuten overgebracht naar een bufferoplossing (0,68 g sacrose en 0,42 g natriumcacodylaat). De monsters werden vervolgens gedehydrateerd in een gegradeerde ethanolreeks (35%, 50%, 70% en 100%) gedurende elk 10 minuten. Daarna werden de monsters overgebracht naar een andere petrischaal en 100% hexamethyldisilazaan bedekt voor 100 minuten. Ten slotte werden de schijven met een sputter-coating gecoat met goud met een roterende pomp en gemonteerd op een metalen stomp voor observatie onder verschillende vergrotingen op een scanning-elektronenmicroscoop (Figuur 5).

figure-protocol-5
Figuur 5: Scanning-elektronenmicroscopie van PLA- en PETG 3D-geprinte modellen met en zonder biofilm-inductie. (A) Scanning-elektronenmicroscopiefoto van PLA zonder biofilm. (B) Scanning elektronenmicroscopiefoto van PETG zonder biofilm. (C) Scanning elektronenmicroscopiefoto van biofilmvormende bacteriën op PLA-schijven. (D) Scanning elektronenmicroscopiefoto van biofilmvormende bacteriën op PETG-schijven. C en D vertonen typische kenmerken van biofilms: bacteriële organisatie in een 3D-structuur, hechting aan oppervlakken en de aanwezigheid van een extracellulaire matrix. Witte schaalbalk staat voor 10 μm. Afkortingen; PLA = polylactinezuur; PETG = Polyethyleentereftalaatglycol. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Statistische analyse
Sommige analyses waren beschrijvend. Voor kwantitatieve gegevens rechtvaardigde de steekproefgrootte het gebruik van de mediaan met het interkwartielbereik, met de Mann-Whitney-test voor statistische vergelijking. Een p-waarde < 0,05 werd als statistisch significant beschouwd.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Resultaten

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Schijfmodel van statische biofilm
Deze assay wordt gebruikt om de MBEC op individuele exemplaren te bepalen. Progressieve tweevoudige verdunning van vancomycine toonde een basisbeeldvorming van 7,48 × 105 CFU/mL [IQR 6,34–8,72] voor PLA en 3,60 × 10,5 CFU/mL [IQR 3,08–5,52] voor PETG. Hoewel beide materialen biofilmdichtheden binnen het bereik van 10 tot5 vertoonden, werd er een statistisch significant verschil in biofilmproductie tuss...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Discussie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Deze studie stelt een uitgebreide invitro evaluatie voor van biofilmvorming op 3D-geprinte medisch-grade polymeren, specifiek PLA en PETG, met behulp van vier complementaire experimentele platforms: statische schijfassays, 24-well plaatmodellen, de CBD en een dynamisch stroomsysteem gebaseerd op een MRD. Door deze modellen te integreren, wil de studie karakteriseren hoe verschillende drukmaterialen zich gedragen bij blootstelling aan S. aureus-biofilminductie, en om de ...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Openbaarmakingen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Auteurs hebben geen belangenconflicten. ChatGPT werd gebruikt voor grammaticaherziening.

Dankbetuigingen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

We willen Renee Fleeman bedanken voor de uitnodiging.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
0.9% NaClFresenius Kabi Brasil, Ceara, Brazil17811
3D printer met Fused Deposition Modeling technologie (Bambu X1-Carbon) Bambu Lab, Shenzhen, ChinaPF001-P
Blood agarNewProv, Paraná, BrazilPA31
Calgary apparaat voor biofilm te downloadenGeen bedrijfZie link (zonder catalogusnummers)https://www.printables.com/model/1464751-calgary-model-biofilm
Celcultuur multiwell plaat, 24 putjesGreiner Bio-One, Kremsmünster Österreich, Oostenrijk 662160
Centrifuge (5910 Ri)Eppendorf, Hamburg, Duitsland5943000511
Centrifuge buis sterieel 15 mLCorning, Missouri, VS430790
Centrifuge buis sterieel 50 mLCorning, Missouri, VS430291
Elektronische Pipetcontroller (Easypet® 3)Eppendorf, Hamburg, Duitsland4430000018
Ethanol (≥99.5%, ACS reagens)Sigma-Aldrich, Missouri, VS459844
GlutaraldehydeMerck, Darmstadt, Duitsland8143931000
HexamethyldisilazaneMerck, Darmstadt, Duitsland440191
Incubator (502/4-C)Fanem, São Paulo, Brazil502007700
Laminair luchtstroomkast (BioSEG 9)Veco, São Paulo, Brazil1EAC3770
Mechanische pipet (Eppendorf Reference® 2)Eppendorf, Hamburg, Duitsland4924000061
Gemodificeerde Robbins Device te downloadenGeen bedrijfZie link (zonder catalogusnummers)https://www.printables.com/model/1481700-robbins-device-modified
Nefelometer Alfakit, Florianópolis, Brazil7718
Orbitale shaker (INNOVA 44R)Eppendorf, Hamburg, DuitslandM1282-0314
Parafilm MAmcor, Illinois, VSPM-996
Peristaltiekpomp (Minipuls® 3)Gilson, Villiers-le-Bel, FrankrijkF117604
Petrischaal (90 x 15 mm)Greiner Bio-One, São Paulo, Brazil630164
Pipettip 1–200μLCorning, Missouri, VSCLS4142
Polyethyleen tereftalaatglycol (PETG)Creality, China44759
Polymelkzuur (PLA) Ultrafuse® PLA PRO1BASF, Maarssen, NederlandPR1-7501A075
Roterende pomp (Q150R ES Plus)Quorum Technologies, Lewes, UK13034
Scanning elektronenmicroscoop (Vega3 LMU)Tescan, Brno, Tsjechische RepubliekZie link (zonder catalogusnummers)https://tescan.com/product-portfolio
Serologische pipet 10 mLCorning, Missouri, VSCLS4488
NatriumcacodylaatSigma-Aldrich, Missouri, VSC0250
Staphylococcus aureus ATCC® 25923 stamLaborclin, Pinhais, Brazil660674
SucroseSigma-Aldrich, Missouri, VS59378
De 24-well platte bodem te downloadenGeen bedrijfZie link (zonder catalogusnummers)www.printables.com/model/104339-24-well-plates 
Tryptische soya agar Kasvi, Madrid, SpanjeK25-1068
Tryptische soya bouillon Sigma-Aldrich, Missouri, VS22092
Ultra Low Freezer ( IULT 335 D)Indrel, Paraná, Brazil12038
Ultrasoonbad (Soniclean 15)Sanders Medical, Minas Gerais, BrazilZie link (zonder catalogusnummers)https://sandersdobrasil.com.br/produto/lavadora-ultrassonica-soniclean-15d/
VancomycineABL, São Paulo, Brazil15,56,20,041
Vortex (FLEXVORTEX)Loccus, São Paulo, Brazil4500

Referenties

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Kouhi, M., et al. Recent advances in additive manufacturing of patient-specific devices for dental and maxillofacial rehabilitation. Dent Mater. 40 (4), 700-715 (2024).
  2. Mamo, H. B., Adamiak, M., Kunwar, A. 3D printed biomedical devices and their applications: A review on state-of-the-art technologies, existing challenges, and future perspectives. J Mech Behav Biomed Mater. 143, 105930(2023).
  3. Przadka, M., et al. Advances in 3D printing applications for personalized orthopedic surgery: From anatomical modeling to patient-specific implants. J Clin Med. 14 (11), (2025).
  4. Ling, K., Wang, W., Liu, J. Current developments in 3D printing technology for orthopedic trauma: A review. Medicine (Baltimore). 104 (12), e41946(2025).
  5. Long, T., Tan, L., Liu, X. Three-dimensional printing in modern orthopedic trauma surgery: A comprehensive analysis of technical evolution and clinical translation. Front Med (Lausanne). 12, 1560909(2025).
  6. Cong, B., Zhang, H. Innovative 3D printing technologies and advanced materials revolutionizing orthopedic surgery: Current applications and future directions. Front Bioeng Biotechnol. 13, 1542179(2025).
  7. Slavin, B. V., et al. 3D printing applications for craniomaxillofacial reconstruction: A sweeping review. ACS Biomater Sci Eng. 9 (12), 6586-6609 (2023).
  8. Moncayo-Matute, F. P., et al. 3D printing and virtual surgical planning in craniofacial and thoracic surgery: Applications to personalised medicine. J Pers Med. 15 (9), (2025).
  9. Dimitrova, M., et al. Recent advances in 3D printing of polymers for application in prosthodontics. Polymers (Basel). 15 (23), (2023).
  10. Iqbal, J., et al. Recent advances of 3D-printing in spine surgery. Surg Neurol Int. 15, 297(2024).
  11. Hajnal, B., et al. Clinical applications of 3D printing in spine surgery: A systematic review. Eur Spine J. 34 (2), 454-471 (2025).
  12. Paul, G. M., et al. Medical applications for 3D printing: Recent developments. Mo Med. 115 (1), 75-81 (2018).
  13. Liaw, C. Y., Guvendiren, M. Current and emerging applications of 3D printing in medicine. Biofabrication. 9 (2), 024102(2017).
  14. Mendonça, C. J. aD., Dantas, L. R., Soni, J. F., Tuon, F. F. Antimicrobial action of a biodegradable thermoplastic impregnated with vancomycin for use in 3D printing technology. Braz Arch Biol Tech. 67, 13(2024).
  15. Dantas, L. R., Witt, M. A., Carneiro, E., Tuon, F. F. Nanoarchitectonics for advancing bone graft technology: Integration of silver nanoparticles against bacteria and fungi. Microorganisms. 12 (12), 2616(2024).
  16. Stewart, P. S., Bjarnsholt, T. Risk factors for chronic biofilm-related infection associated with implanted medical devices. Clin Microbiol Infect. 26 (8), 1034-1038 (2020).
  17. Amod, A., Anand, A. A., Sahoo, A. K., Samanta, S. K. Diagnostic and therapeutic strategies in combating implanted medical device-associated bacterial biofilm infections. Folia Microbiol (Praha). 70 (2), 321-342 (2025).
  18. Oliva, A., et al. Challenges in the microbiological diagnosis of implant-associated infections: A summary of the current knowledge. Front Microbiol. 12, 750460(2021).
  19. Veerachamy, S., Yarlagadda, T., Manivasagam, G., Yarlagadda, P. K. Bacterial adherence and biofilm formation on medical implants: A review. Proc Inst Mech Eng H. 228 (10), 1083-1099 (2014).
  20. Ortis, G. B., et al. Additive manufacturing, thermoplastics, CAD technology, and reverse engineering in orthopedics and neurosurgery applications to preventions and treatment of infections. Antibiotics (Basel). 14 (6), 561(2025).
  21. Coenye, T., Nelis, H. In vitro and in vivo model systems to study microbial biofilm formation. J Microbiol Methods. 83 (2), 89-105 (2010).
  22. Riga, E. K., Vohringer, M., Widyaya, V. T., Lienkamp, K. Polymer-based surfaces designed to reduce biofilm formation: From antimicrobial polymers to strategies for long-term applications. Macromol Rapid Commun. 38 (20), 1700216(2017).
  23. Soni, J. F., et al. Evaluation of silver nanoparticle-impregnated PMMA loaded with vancomycin or gentamicin against bacterial biofilm formation. Injury. 54 (6), 110649(2023).
  24. Borges, N. H., Suss, P. H., Ortis, G. B., Dantas, L. R., Tuon, F. F. Synergistic activity of vancomycin and gentamicin against Staphylococcus aureus biofilms on polyurethane surface. Microorganisms. 13 (5), 1119(2025).
  25. Pedroni, M. A., et al. Different concentrations of vancomycin with gentamicin-loaded PMMA to inhibit biofilm formation of Staphylococcus aureus and their implications. J Orthop Sci. 29 (1), 334-340 (2024).
  26. Tuon, F. F., et al. Antimicrobial treatment of Staphylococcus aureus biofilms. Antibiotics (Basel). 12 (1), 87(2023).
  27. Tuon, F. F., Dantas, L. R., Suss, P. H., Tasca Ribeiro, V. S. Pathogenesis of the Pseudomonas aeruginosa biofilm: A review. Pathogens. 11 (3), 300(2022).
  28. Carstensen, S., et al. Transcriptional evaluation of functional genes of resistance, biofilm, and quorum sensing in ctx-m15 ESBL-producing Klebsiella pneumoniae after meropenem concentration based on serum level. Res Microbiol. , (2025).
  29. Kraft, L., Ribeiro, V. S. T., Goncalves, G. A., Suss, P. H., Tuon, F. F. Comparison of amphotericin B lipid complex, deoxycholate amphotericin B, fluconazole, and anidulafungin activity against Candida albicans biofilm isolated from breakthrough candidemia. Enferm Infecc Microbiol Clin (Engl Ed). 41 (10), 596-603 (2023).
  30. Chaiben, V., et al. A carbapenem-resistant Acinetobacter baumannii outbreak associated with a polymyxin shortage during the COVID pandemic: An in vitro and biofilm analysis of synergy between meropenem, gentamicin, and sulbactam. J Antimicrob Chemother. 77 (6), 1676-1684 (2022).
  31. Da Rocha, L., et al. Evaluation of Staphylococcus aureus and Candida albicans biofilm adherence to PEEK and titanium-alloy prosthetic spine devices. Eur J Orthop Surg Traumatol. 32 (5), 981-989 (2022).
  32. Mendonca, J. R., Dantas, L. R., Tuon, F. F. Activity of multipurpose contact lens solutions against Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Serratia marcescens, and Candida albicans biofilms. Ophthalmic Physiol Opt. 43 (5), 1092-1099 (2023).
  33. Koch, J. A., et al. Staphylococcus epidermidis biofilms have a high tolerance to antibiotics in periprosthetic joint infection. Life (Basel). 10 (11), 314(2020).
  34. Dunne, W. M. Jr Bacterial adhesion: Seen any good biofilms lately. Clin Microbiol Rev. 15 (2), 155-166 (2002).
  35. Beckman, R. L. T., Cella, E., Azarian, T., Rendueles, O., Fleeman, R. M. Diverse polysaccharide production and biofilm formation abilities of clinical Klebsiella pneumoniae. NPJ Biofilms Microbiomes. 10 (1), 151(2024).
  36. Dantas, L. R., Ortis, G. B., Suss, P. H., Tuon, F. F. Advances in regenerative and reconstructive medicine in the prevention and treatment of bone infections. Biology (Basel). 13 (8), 582(2024).
  37. Molina-Manso, D., et al. In vitro susceptibility to antibiotics of staphylococci in biofilms isolated from orthopaedic infections. Int J Antimicrob Agents. 41 (6), 521-523 (2013).
  38. Cieslinski, J., et al. Direct detection of microorganisms in sonicated orthopedic devices after in vitro biofilm production and different processing conditions. Eur J Orthop Surg Traumatol. 31 (6), 1113-1120 (2021).
  39. Fernandez-Grajera, M., Pacha-Olivenza, M. A., Fernandez-Calderon, M. C., Gonzalez-Martin, M. L., Gallardo-Moreno, A. M. Dynamic adhesive behavior and biofilm formation of Staphylococcus aureus on polylactic acid surfaces in diabetic environments. Materials (Basel). 17 (13), 3184(2024).
  40. Franklin, M. J., Chang, C., Akiyama, T., Bothner, B. New technologies for studying biofilms. Microbiol Spectr. 3 (4), (2015).
  41. Sikdar, R., Elias, M. H. Evidence for complex interplay between quorum sensing and antibiotic resistance in Pseudomonas aeruginosa. Microbiol Spectr. 10 (6), e0126922(2022).
  42. Kruger, H. C., et al. Antimicrobial action, cytotoxicity, calcium ion release, and pH variation of a calcium hydroxide-based paste associated with Myracrodruon urundeuva Allemao extract. Aust Endod J. 48 (1), 170-178 (2022).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Herprints en machtigingen

Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken

Toestemming aanvragen

Trefwoorden

3D geprinte polymerenbiofilmvormingin vitro evaluatieantimicrobi le tolerantiescanning elektronenmicroscopiestatische assaysdynamische stroming

Gerelateerde artikelen