Hoge ruimtelijke resolutie chemische beeldvorming van implantaat-geassocieerde infecties met röntgen geëxciteerde luminescentie chemische beeldvorming door weefsel

Deze techniek zal ons in staat stellen om biochemische veranderingen van implantaat-geassocieerde infecties via bot en weefsel in beeld te brengen en in kaart te brengen. We kunnen beelden met een hoge resolutie verkrijgen van de variaties in chemische concentraties in de buurt van implantaatoppervlakken. Dit zal ons in staat stellen om de lokale chemische omgeving in de buurt van implantaat-geassocieerde infecties te monitoren.

De bacteriële kweekprocedure wordt gedemonstreerd door Erin Levon, een afgestudeerde student van het Department of Biological Sciences. Schakel om te beginnen de PMT-koeler in en voer de rest van de initialisatiestappen uit voordat u de PMT's inschakelt. Open vervolgens de besturingssoftware van het beeldvormingssysteem en verplaats de x-as en de y-as van het podium naar de gewenste beginpositie.

Plaats het monster op het beweegbare xyz-podium en plaats de monsterhoogte zo dat het radiolichtgevende apparaat 5 tot 5,5 centimeter onder de polycapillaire focusoptiek ligt door de röntgenbron en/of het podium te verhogen of te verlagen. Plaats het monster ook in het x-y-vlak met behulp van de laserkruiskop en verwijder de scherpsteloptiek voor het verkrijgen van de gewone röntgenfoto van het monster. Bevestig de drukknopvergrendeling bij de voordeur van de beeldbehuizing.

Schakel vervolgens de stroom voor de röntgenbron in. Open vervolgens de röntgenbesturingssoftware. Stel het röntgenvermogen in en open de röntgensluiter met de röntgenbesturingssoftware.

Open vervolgens de software voor de röntgencamera en druk op de belichtingsknop om de gewone röntgenfoto te maken. Schakel de belichting en de röntgenfoto uit en open vervolgens de deur van de behuizing. Sluit de polycapillaire optiek weer aan op de röntgenbron.

Sluit vervolgens de behuizing, zet de vergrendeling vast en schakel de PMT-voeding in. Open vervolgens de besturingssoftware van het beeldvormingssysteem en geef de stapgrootte, scansnelheid en scangebied op. Zodra alle parameters zijn ingesteld, start u de scan door op de knop Uitvoeren te drukken.

Voer een achtergrondscan uit met de röntgenfoto uitgeschakeld om het aantal donkere geluiden te bepalen aan de hand van ander licht in de behuizing dan het monster. Nadat u ervoor hebt gezorgd dat het monster zich in de juiste positie bevindt met de laserkruiskop, sluit u de behuizing en zet u de vergrendeling vast. Open vervolgens de besturingssoftware van het beeldvormingssysteem en voer de waarden in voor stapgrootte, scansnelheid en scangebied.

Zodra alle parameters zijn ingesteld, drukt u op de knop Uitvoeren om de scan te starten en de scan voor het monster te verkrijgen met de röntgenfoto ingeschakeld. Voer eerst de scan met lage resolutie uit met grotere stapgroottes en een hogere scansnelheid om een voorlopig beeld van het doel te verkrijgen. Nadat u een scan met lage resolutie van het gewenste gebied van het monster hebt verkregen, verkrijgt u de scan met een hogere resolutie met een kleinere stapgrootte en een lagere scansnelheid.

Om een verse cultuur van staphylococcus aureus 1945 te bereiden, gebruikt u één kolonie van een tryptische soja-agarplaat, gestreept binnen een week om drie milliliter steriele tryptische sojabouillon te enten. Schud vervolgens de bacteriecultuur voorzichtig bij 37 graden Celsius gedurende 16 tot 18 uur tot de stationaire fase. Pellet vervolgens de cultuur uit de tryptische sojabouillon via centrifugeren op 4.000 g gedurende 10 minuten bij kamertemperatuur en was de pellet twee keer met PBS.

Kwantificeer de bacteriële concentratie met behulp van optische dichtheid op 600 nanometer met behulp van het lineaire bereik, het optische dichtheidsbereik waar de wet van Beer-Lambert wordt geverifieerd. Verdun vervolgens het monster 200.000 cellen per milliliter met behulp van steriele PBS. Steriliseer de tryptische soja-agar door autoclaveren en koel vervolgens af door te mengen tot de temperatuur 45 graden Celsius bereikt.

Ent vervolgens de bacteriën in de tryptische soja-agar. Pipetteer vervolgens de verdunde bacteriecultuur op het oppervlak van de implanteerbare sensor en 100 microliter niet-geënte tryptische soja-agar over een ander steriel implantaat als controle. Voeg nog eens 100 microliter niet-geënte tryptische soja-agar toe aan de implanteerbare sensor voordat deze gedurende 48 uur voorafgaand aan de implantatie bij 37 graden Celsius wordt geïncubeerd.

Na het voltooien van de scan werden de beelden van respectievelijk 620 nanometer, 700 nanometer en ratio gegenereerd in MatLab, en de verandering in kleur was indicatief voor de veranderingen in de pH. Omdat het basisch pH-gebied aanzienlijk meer uitgezonden licht absorbeert dan het zure pH-gebied, verschijnt het lagere pH-gebied als een helderder signaal op 620 nanometer. De scintillatoremissie op 700 nanometer fungeert als spectrale referentie voor inconsistenties in de scintillatorfilm, veranderingen in de weefselsamenstelling en eventuele veranderingen die optreden in de positie van de detectieoptiek van scan tot scan.

Het monster moet correct op het podium worden geplaatst. PMT-voeding moet worden uitgeschakeld voordat het kamerlicht wordt ingeschakeld of de behuizing wordt geopend, en er moet een scan met een lage resolutie worden uitgevoerd voordat beelden met een hoge resolutie worden gemaakt. In plaats van de röntgenbron kunnen we een ultrasone bron gebruiken om ultrasone luminescentie chemische beeldvorming uit te voeren voor het monitoren van pH-veranderingen geassocieerd met geïmplanteerde medische apparaten.

Ja, na optimalisatie van het systeem waren we in staat om pH-variaties in de intramedullaire holte van het bot te detecteren in vergelijking met het botoppervlak dat kon worden gebruikt om osteomyelitis te bestuderen.