Исследовательская статья

Сравнительная оценка биопленки Staphylococcus aureus in vitro на поверхностях, модифицированных на 3D-принтере полилактовой кислоты и полиэтилентерефталат гликолем

DOI:

10.3791/70394

⸱

3 апреля 2026 г.

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

В этой статье

Краткое содержание

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

В данном исследовании оценивается образование биоплёнки на 3D-печатных полимолочных кислотах (PLA) и полиэтилентерефталатгликоля (PETG) с использованием статической, полустатической и динамической in vitro моделей. Методология способствует более безопасной разработке медицинских устройств и продвигает исследования биопленок в 3D-печатных биоматериалах.

Аннотация

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

Трёхмерная (3D) печать ускорила разработку индивидуальных медицинских устройств, но образование биопленки на печатных материалах остаётся серьёзной угрозой безопасности и производительности имплантов. Поскольку химия материалов и характеристики поверхности, зависящие от печати, могут влиять на прикрепление бактерий и толерантность к антибиотикам, необходимы стандартизированные подходы in vitro , позволяющие проводить значимые сравнения между широко используемыми полимерами для 3D-печати. Здесь мы сравниваем проработку биопленок на полимолочной кислоте (PLA) и полиэтилентерефталатгликоле (PETG) с помощью мультимодельной системы оценки in vitro , которая охватывает взаимодополняющие аспекты биологии биопленки, включая раннее склеивание, созревание и антимикробную толерантность, как при статических, так и в потоковых условиях. Биопленки S. aureus были получены и оценены с использованием количественных (жизнеспособная бактериальная нагрузка и минимальная концентрация удаления биопленки [MBEC]) и качественных (сканирующея электронная микроскопия) конечных точек. И PLA, и PETG поддерживали формирование биопленок на разных моделях; однако PLA, как правило, демонстрировал более высокую раннюю адгезию и большую плотность биопленки. В статических анализах PLA показал более высокие значения CFU, чем PETG, тогда как значения ванкомицина MBEC были схожи между материалами. Различия в MBEC, зависящие от анализа, наблюдались на разных платформах, что подчёркивает, как структура модели может влиять на кажущуюся восприимчивость к антимикробным препаратам. При динамическом потоке нагрузка на биопленку увеличивалась относительно статических условий, с минимальными различиями, зависящими от материала. В совокупности эти результаты подчёркивают восприимчивость обоих полимеров к образованию биопленки и демонстрируют ценность многомодельной структуры для оценки поведения биопленки, связанных с материалами, и оценки антимикробной эффективности на 3D-печатных субстратах, соответствующих устройству.

Введение

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

Недавние достижения в области 3D-печати привели к растущему распространению медицинских устройств, напечатанных на 3D-принтере, благодаря их экономичности, высокой точности, сложному конструктивному проектированию, эффективному использованию материалов и индивидуальному проектированиюдля каждого пациента 1,2. Эти достижения способствуют значительному клиническому прогрессу в разработке индивидуализированных ортопедическихимплантов 3,4,5,6, краниофациальных 7,8,стоматологических 1,9 испинальных имплантов 10,11.

Множество технологий и материалов теперь позволяют точно контролировать параметры проектирования, что позволяет оптимизировать характеристики поверхности и улучшать общую функциональностьустройства 2,12,13. Поверхность имплантата имеет решающее значение, поскольку она служит основным интерфейсом с окружающей средой хозяина и влияет на иммунные ответы, бактериальную адгезию и интеграцию тканей — факторы, важные для долгосрочной работыустройства 14,15. Однако этот же интерфейс представляет собой серьёзную проблему, поскольку инфекции, связанные с имплантируемыми медицинскими устройствами, могут привести к серьёзным осложнениям и часто трудно лечить из-за способности патогенов образовывать поверхностно прикреплённыебиопленки 16,17,18,19.

В этом контексте in vitro тестирование моделей биопленок на материалах, предназначенных для производства имплантируемых медицинских устройств, представляет собой фундаментальный этап в процессе оценки рисков и разработки продукта20. Эти анализы позволяют исследовать восприимчивость материала к микробной адгезии, формированию биопленки и созреванию, а также оценивать эффективность антимикробных стратегий или модификаций поверхности, направленных на предотвращение роста микробов.

Ещё одним ограничением многих in vitro биоплёночных тестов является то, что они часто проводятся на одном стандартизированном субстрате (часто на одном полимере или универсальном лабораторном материале), подразумевая неявное предположение, что результаты могут передаваться между материалами устройства21. Это проблематично для 3D-печатных медицинских устройств, где полимерная химия и производственные характеристики поверхности могут значительно различаться и напрямую влиять на прикрепление бактерий, созревание биопленки и антимикробнуютолерантность 22. Таким образом, оценка поведения биопленки на реальных полимерах, используемых в производстве, а не экстраполяция из одного эталонного подложки, устраняет важный пробел в современной практике испытаний.

Поскольку поверхность имплантата является ключевым интерфейсом с хозяином, она сильно влияет на склеивание бактерий и формирование биопленки, что является основой многих инфекций, связанных с устройством, и неудачами лечения. Мы выдвинули гипотезу, что широко используемые 3D-печатные полимеры отличаются способностью поддерживать развитие биопленки S. aureus и восприимчивостью к уничтожению биопленок с помощью ванкомицина. Соответственно, мы провели качественную и количественную оценку образования биопленок на 3D-печатных моделях материалов. В настоящем исследовании была проведена качественная и количественная оценка образования биопленок на 3D-печатных моделях материалов.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Протокол

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

Все опасные химикаты (например, глутаральдегид, буфер натрия какодилата, гексаметилдисилазан [HMDS] и этанол) обрабатывались в соответствии с институциональной политикой по охране окружающей среды и безопасности (EHS). Подготовка и использование летучих и токсичных реагентов проводились в сертифицированной вытяжке химических паров с соответствующими средствами индивидуальной защиты (лабораторный халат, защита для глаз и химически устойчивые перчатки), а горючие растворители держались подальше от источников воспламенения. Химические отходы были разделены и собраны в правильно маркированные контейнеры (включая специальные отходы, содержащие мышьяк, для какодилата и растворительные отходы для HMDS/этанола) для утилизации в рамках институциональной программы по опасным отходам. Биологически опасные материалы (бактериальные культуры, загрязнённые пластины и одноразовые материалы) были деконтаминированы в соответствии с процедурами биобезопасности (например, автоклавирование или одобренные дезинфицирующие средства) перед утилизацией, а любая стерилизация с использованием этиленоксида проводилась в соответствии с сертифицированными протоколами предприятия и необходимыми методами аэрации.

3D-печатные модели
Модели были разработаны с использованием бесплатного программного обеспечения для автоматизированного проектирования и печатаны с помощью 3D-принтера с технологией моделирования сплавленного осаджения, с нитями диаметром 1,75 мм из полимолочной кислоты (PLA) и полиэтилентерефталатгликоля (PETG) (Таблица материалов). Параметры печати, используемые для изготовления образцов, были следующими: скорость движения сопла (0,4 мм) 1800 мм/мин; скорость первого слоя 300 мм/мин; температура экструзии сопла 220 °C (PLA) и 255 °C (PETG); температура слоя — 60 °C; высота слоя — 0,08 мм; ширина экструзии 0,48 мм и; плотность заполнения 100% для всех образцов. Ни один из образцов не требовал использования опорных конструкций. 3D-модели включали диски, плоскодонные пластины, калгарийское биопленочное устройство (CBD) и модифицированное устройство Роббинса (MRD). Диски были спроектированы как цилиндр с диаметром 6 мм x 6 мм (высота).

Для CBD была создана модель (Таблица материалов). CBD состоял из двух частей: базовой пластины, стандартной микротитровой пластины на 96 лунок (формат ANSI/SLAS) и крышки (штифтовая пластина): полимерной (PLA или PETG) крышки с 96 цилиндрическими колышками диаметром 2 мм и высотой 5 мм. MRD был разработан с штифтами диаметром и высотой 4 мм, закреплёнными в модели с винтовой резьбой (Таблица материалов). После завершения печати модели аккуратно снимались с платформы, визуально осматривались на наличие деформаций и затем стерилизовались оксидом этилена.

Дисковая модель статической биопленки
Этот метод был использован для индуцирования образования биопленки на PLA с использованием ранее описанных цилиндрических дисков диаметром 6 мм× 6 мм 23 (рисунок 1).

figure-protocol-1
Рисунок 1: Диски PLA и PETG и пластина с 24 лунками для формирования биопленки на моделях этих дисков. (A) Репрезентативные 3D-печатные диски PLA и PETG до бактериальной инокуляции и формирования биопленки. (B) Диски PLA и PETG, помещаемые в 24-ядровую пластину во время индукции биопленки при условиях культуры in vitro . Сокращения; PLA = полимолочная кислота; PETG = модифицированный полиэтилентерефталатгликоль. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой фигуры.

S. aureus хранился при −80 °C в триптическом соевом бульоне (TSB) с добавлением 15% глицерина и перед каждым экспериментом культивировался на кровяном агаре и инкубировался в течение 24 часов при 37 °C. Изолированная колония была повторно суспендирована в 10 мл TSB с добавлением 50 мМ глюкозы, добавлена в коническую трубку объёмом 50 мл и инкубирована 24 часа при 37 °C в орбитальном шейкере при 120 об/мин. Полученная культура центрифугировала в течение 5 минут при 200 x g, после чего супернатант отбрасывали. Гранулу промывали три раза с помощью 10 мл стерильного раствора 0,9% NaCl. На последнем этапе промывки гранулу повторно суспензировали в 10 мл свежего TSB для получения бактериальной суспензии с мутностью, эквивалентной стандарту Макфарланда 0,5 (примерно 1,5 × 108 CFU/mL), как было определено с помощью нефелометрии. Затем суспензия разбавлялась в пропорции 1:10 на 10 мл TSB в конической трубке объёмом 15 мл для достижения конечной бактериальной концентрации 107 CFU/mL. Для экспериментов с дисками в каждую яме стерильных пластин с 24 лунками добавлялось по 2 мл предыдущей бактериальной суспензии, чтобы покрыть каждую группу дисков (PLA и PETG) на 2 часа для обеспечения клеточной адгезии. Затем диски асептически переносились стерильными пинцетами на новую стерильную пластину с 24 лунками, содержащую 2 мл 0,9% NaCl для удаления планктонных клеток. В колодцы добавляли свежие 10 мл TSB, а пластины инкубировали при 37 °C в течение 24 часов. На этом этапе клетки, прилипшие к поверхности диска, образуют биоплёнку. После инкубации культурная среда была аспирирована, а диски промывались 2 мл 0,9% NaCl для удаления остаточных сред и неприлипающих клеток. Была подготовлена пластина с 24 лунками с 1 мл раствора ванкомицина при последовательном разбавлении (2–4 096 мг/л), и диски были погружены в течение 24 часов. Была включена контрольная группа без ванкомицина (NaCl 0,9%). Через 24 часа диски были промыты с 2 мл NaCl 0,9%.

Для количественной оценки прилипших бактерий на дисках каждый диск с помощью стерильного пинцета переносили в микротрубку с 1 мл стерильного 0,9% NaCl и соникували в ультразвуковой ванне в течение 15 минут при 40 кГц и 37 °C для отделения приклеенных клеток. Микротрубки подвергались вихрям в течение 60 секунд для полного расщепления клеточных кластеров. Аликвоты 100 мкл неразбавленного образца (10°) и разбавления 10⁻2 и 10⁻4 в стерильном 0,9% NaCl были покрыты на TSA и инкубированы в течение 24 часов при 37 °C. Рост бактерий количественно оценивался путём подсчёта CFU на пластине и экспрессировался как CFU/mL.

Плоскодонные пластины с 24 лунками для минимальной концентрации удаления биопленки
Для экспериментов в пластинах с 24 лунками в каждую яме добавляли 3 мл бактериальной суспензии (подготовленной как описано выше) в течение 2 часов для обеспечения достаточного сцепления клеток. После этого бактериальная суспензия была аспирирована, и добавлено 3 мл стерильного NaCl с 0,9% NaCl для удаления планктонных клеток. Затем добавляли свежие 3 мл TSB, и пластины инкубировали при 37 °C в течение 24 часов. На этом этапе клетки, прилипшие к поверхностям скважины, образуют биопленку. После инкубации TSB был аспирирован, а скважины промыты 3 мл 0,9% NaCl для удаления остатков среды и неприлипающих клеток. В каждую скважину добавлялось 3 мл раствора ванкомицина при последовательном разбавлении (2–4 096 мг/л). Была включена контрольная группа без ванкомицина (NaCl 0,9%).

Через 24 часа раствор был удалён, и каждый колодец дважды аккуратно промывался 3 мл 0,9% NaCl. В каждую скважину добавляли три миллилитра 0,9% NaCl, пластину закрывали и герметизировали парапленкой, а затем в ультразвуковой ванне в течение 15 минут при 40 кГц и 37 °C для отсоединения прилипшей биопленки. Из скважин были собраны аликвоты по 100 мкл, а неразбавленный образец (10°) и разбавления 10⁻2 и 10⁻4 , приготовленные в стерильном 0,9% NaCl, были покрыты на TSA и инкубированы в течение 24 часов при 37 °C. Рост бактерий затем количественно оценивался с помощью подсчёта CFU/mL. Все эксперименты проводились в тройном экземпляре. Минимальная концентрация удаления биопленки (MBEC) была определена как уменьшение не менее 3 log10 по сравнению с контрольной группой (см. рисунок 2).

figure-protocol-2
Рисунок 2: Печатные пластины с 24 лунками. (A) Пластины с 24 лунками, напечатанные с использованием PLA. (B) Пластины с 24 лунками, напечатанные с использованием PETG. Сокращения; PLA = полимолочная кислота; PETG = полиэтилентерефталатгликоль. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой фигуры.

Калгарийское биопленочное устройство
CBD состоит из микротитровой пластины на 96 лунок и крышки с 96 колышками, каждый из которых идеально подходит в колодец при размещении крышки на тарелке. Для индуцирования образования биопленки каждую яму, стерильную пластину на 96 лунок, заполняли 200 мкл бактериальной суспензии, после чего на пластину размещали стерильные крышки. Собранные пластины инкубировали при 37 °C в течение 24 часов в статических условиях, чтобы обеспечить формирование биопленки на колках. После инкубации крышки колков аккуратно промывались в пластине на 96 лунок с 200 мкл 0,9% NaCl для удаления планктонных клеток. Пластина с колышками была погружена в другую пластину с 96 лунками, содержащую ванкомицин в прогрессивных концентрациях (2–4 096 мг/л), и инкубировала при 37 °C в течение 24 часов в статических условиях.

Пластина с колышками промывалась в пластине на 96 лунок с 200 мкл 0,9% NaCl, а колки аккуратно штамповались в 15-сантиметровой пластине TSA и инкубировали при 37 °C в течение 24 часов. Наблюдался рост бактерий, и MBEC был определен как самая низкая концентрация, при которой рост не происходил. Все эксперименты проводились в трёх экземплярах (см. рисунок 3).

figure-protocol-3
Рисунок 3: Калгарийское устройство и пластины с плоским дном на 96 лунок с использованием PLA и PETG. (A) Калгарийское устройство, напечатанное PLA. (B) Пластины с плоским дном на 96 лунок напечатаны PLA. (C) Калгарийское устройство, напечатанное с помощью PETG. (D) Пластины с плоским дном с 96 лунками, напечатанные с использованием PETG. Сокращения; PLA = полимолочная кислота; PETG = полиэтилентерефталатгликоль. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой фигуры.

Динамическая система при непрерывных условиях течения
Каждый MRD содержит пять отдельных колков, закреплённых в модели винтовой резьбы, расположенных линейно вдоль канала с прямоугольным сечением. Динамическая система состояла из колбы с 1 л раствора, а антибиотик для тестирования был соединён с перистальтическим насосом через силиконовую трубку, соединённую с MRD. Сборка проводилась в ламинарном шкафу с воздушным потоком для предотвращения загрязнения. Средний расход поддерживался на уровне 1 мл/мин и циркулировал по системе в течение 24 часов. Жидкость, проходящая через MRD, сбрасывается в другую стеклянную колбу (без рециркуляции).

Биопленки S. aureus индуцировались на колки MRD, опуская колки на пластинах с 24 лунками с TSB с 3 мл при концентрации 107 CFU/mL. Колки аккуратно промывались погружением в пластину на 24 лунки, заполненную 3 мл раствора 0,9% NaCl. Колки аккуратно вкручивались в MRD (n = 5). Раствор ванкомицина (40 мг/л), разбавленный в 0,9% NaCl, был введён через MDR с помощью насоса, как описано выше, в течение 24 часов. Была включена контрольная группа без антибиотиков (0,9% NaCl). Эта концентрация была выбрана на основе концентрации сыворотки, полученной при высоких дозах внутривенного ванкомицина, как описаноранее 24. Штифты асептически извлекались из MRD стерильным пинцетом, помещались в микротрубки с 1 мл стерильного NaCl 0,9% NaCl после промывки 0,9% NaCl и соник в ультразвуковой ванне в течение 15 минут при 40 кГц и 37 °C для полного отслоения биопленки. Микротрубки были вихрены в течение 60 секунд, и процедура повторялась три раза для разрушения остаточных биопленочных агрегатов. Аликвоты объёмом 100 мкл были покрыты на TSA, а пластины инкубировали 24 часа при 37 °C. Рост бактерий был количественно измерен и экспрессирован в виде CFU/mL (рисунок 4).

figure-protocol-4
Рисунок 4: Модифицированное устройство Роббинса с PETG и PLA и фотография динамической системы. (A) модифицированное устройство Роббинса, напечатанное PETG или PLA. (B) Фото динамической системы. Сокращения; PLA = полимолочная кислота; PETG = полиэтилентерефталатгликоль. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой фигуры.

Сканирующая электронная микроскопия
Для визуализации морфологии и структуры биопленок на дисках была проведена сканирующая электронная микроскопия (SEM). Биопленка индуцируется на дисках, как описано в протоколах. Диски аккуратно извлекались из пластины стерильным пинцетом и фиксировались раствором (0,68 г сахарозы, 0,42 г натрия какодилата, 0,6 мл 30% глутаральдегида) с 19,4 мл деионизированной воды в течение 45 минут. Впоследствии образцы перемещали в буферный раствор (0,68 г сахарозы и 0,42 г натрия какодилата) на 10 минут. Затем образцы были обезвожены в серии с градированным этанолом (35%, 50%, 70% и 100%) по 10 минут каждая. После этого образцы перемещали в другую чашку Петри и покрывали 100% гексаметилдилазаном на 10 минут. Наконец, диски были покрыты золотом с помощью роторного насоса и закреплены на металлическом стуле для наблюдения при различных увеличениях на сканирующем электронном микроскопе (см. рисунок 5).

figure-protocol-5
Рисунок 5: Сканирующая электронная микроскопия 3D-печатных моделей PLA и PETG с индукцией биопленки и без неё. (A) Сканирующая электронная микроскопия PLA без биопленки. (B) Сканирующая электронная микроскопия PETG без биопленки. (C) Сканирующая электронная микроскопия бактерий, образующих биопленку, на дисках PLA. (D) Сканирующая электронная микроскопия бактерий, образующих биопленку, на дисках PETG. C и D демонстрируют типичные признаки биопленок: организацию бактерий в трёхмерную структуру, прикрепление к поверхностям и наличие внеклеточного матрикса. Белая полосы чешуи символизирует 10 мкм. Сокращения; PLA = полимолочная кислота; PETG = полиэтилентерефталатгликоль. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой фигуры.

Статистический анализ
Некоторые анализы были описательными. Для количественных данных размер выборки оправдывал использование медианы с межквартильным диапазоном с использованием теста Манна-Уитни для статистического сравнения. p-значение < 0,05 считалось статистически значимым.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Результаты

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

Дисковая модель статической биопленки
Этот анализ используется для определения MBEC на отдельных образцах. Прогрессивное двойное разбавление ванкомицина продемонстрировало базовое образование биопленки в составе 7,48 × 105 CFU/мл [IQR 6,34–8,72] для PLA и 3,60 × 105 CFU/мл [IQR 3,08–5,52] для PETG. Хотя оба материала демонстрировали плотность биопленки в диапазоне 10:5 , между ними наблюдалась статистически значимая разница в производс...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Обсуждение

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

В данном исследовании предлагается комплексная inn vitro оценка образования биопленки на 3D-печатных медицинских полимерах, в частности PLA и PETG, с использованием четырёх дополнительных экспериментальных платформ: статических дисковых анализов, моделей пластин с 24 лунками, CBD и динамической системы потока на основе MRD. Интегрируя эти модели, исследование ставит целью охарактеризовать поведение различных печатных материалов при воздействии индукции биопленки S. aureus

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

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

У авторов нет конфликтов интересов. ChatGPT использовался для повторения грамматики.

Благодарности

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

Мы хотели бы поблагодарить Рене Флиман за приглашение.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
0,9% NaClFresenius Kabi Brasil, Сеара, Бразилия17811
3D-принтер с технологией моделирования сплавленного осложнения (Bambu X1-Carbon) Bambu Lab, Шэньчжэнь, КитайPF001-P
Кровавый агарNewProv, Paraná, БразилияPA31
Калгарийское устройство для биофильма для загрузкиНет компанииСм. ссылку (без каталожных номеров)https://www.printables.com/model/1464751-calgary-model-biofilm
Клеточная культура многоколодцевая пластина, 24 ямыGreiner Bio-One, Kremsmü nster и Ouml; Sterreich, Австрия  662160
Центрифуга (5910 Ri)Эппендорф, Гамбург, Германия5943000511
Центрифуговая трубка стерильная 15 млКорнинг, Миссури, США430790
Центрифуговая трубка стерильна 50 млКорнинг, Миссури, США430291
Электронный контроллер пипетки (Easypet® 3)Эппендорф, Гамбург, Германия4430000018
Этанол (≥ 99,5%, реагент ACS)Сигма-Олдрич, Миссури, США459844
ГлутаральдегидMerck, Дармштадт, Германия8143931000
ГексаметилдисилазанMerck, Дармштадт, Германия440191
Инкубатор (502/4-C)Fanem, Sã o Paulo, Бразилия502007700
Ламинарный корпус потока воздуха (BioSEG 9)Veco, Sã o Paulo, Бразилия1EAC3770
Механическая пипетка (Eppendorf Reference & reg; 2)Эппендорф, Гамбург, Германия4924000061
Модифицированное устройство Роббинса для загрузкиНет компанииСм. ссылку (без каталожных номеров)https://www.printables.com/model/1481700-robbins-device-modified
Nephelometer Альфакит, Флориан-оакут; полис, Бразилия7718
Орбитальный шейкер (INNOVA 44R)Эппендорф, Гамбург, ГерманияM1282-0314
Parafilm MАмкор, Иллинойс, СШАPM-996
Перистальтический насос (Minipuls & reg; 3)Жильсон, Вилье-ле-Бель, ФранцияF117604
Чашка Петри (90 x 15 мм)Greiner Bio-One, Sã o Paulo, Бразилия630164
Кончик пипетки 1– 200μ LКорнинг, Миссури, СШАCLS4142
Полиэтилентерефталатгликоль (PETG)Реалити, Китай44759
Полимолочная кислота (PLA) Ultrafuse® PLA PRO1BASF, Маарссен, НидерландыPR1-7501A075
Роторный насос (Q150R ES Plus)Quorum Technologies, Льюис, Великобритания13034
Сканирующий электронный микроскоп (Vega3 LMU)Tescan, Брно, ЧехияСм. ссылку (без каталожных номеров)https://tescan.com/product-portfolio
Серологическая пипетка 10 млКорнинг, Миссури, СШАCLS4488
Какодилат натрияСигма-Олдрич, Миссури, СШАC0250
Staphylococcus aureus ATCC® Штамм 25923Лаборклин, Пиньяис, Бразилия660674
СахарозаСигма-Олдрич, Миссури, США59378
24-скважинный плоский дно для загрузкиНет компанииСм. ссылку (без каталожных номеров)www.printables.com/model/104339-24-well-plates 
Триптический соевый агар Касви, Мадрид, ИспанияK25-1068
Триптический соевый бульон Сигма-Олдрич, Миссури, США22092
Ультра низкий морозильник (IULT 335 D)Индрел, Паран, Бразилия12038
Ультразвуковая ванна (Soniclean 15)Сандерс Медикал, Минас-Жерайс, БразилияСм. ссылку (без каталожных номеров)https://sandersdobrasil.com.br/produto/lavadora-ultrassonica-soniclean-15d/
ВанкомицинABL, Sã o Paulo, Бразилия15,56,20,041
Вихрь (FLEXVORTEX)Loccus, Sã o Paulo, Бразилия4500

Ссылки

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

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE

Запросить разрешение

Теги

3Din vitro

Похожие статьи