Химическая визуализация имплантационно-ассоциированных инфекций с высоким пространственным разрешением с помощью рентгеновской люминесценции через ткани

Этот метод позволит нам визуализировать и картировать биохимические изменения инфекций, связанных с имплантатом, через кости и ткани. Мы можем получить изображения с высоким разрешением изменений концентраций химических веществ вблизи поверхностей имплантатов. Это позволит нам контролировать местную химическую среду вблизи инфекций, связанных с имплантатом.

Продемонстрирует процедуру культивирования бактерий Эрин Левон, аспирант факультета биологических наук. Для начала включите кулер PMT и выполните остальные шаги инициализации перед включением PMT. Затем откройте управляющее программное обеспечение системы визуализации и переместите оси X и Y столика в нужное исходное положение.

Поместите образец на подвижный столик xyz и расположите высоту образца так, чтобы радиолюминесцентное устройство находилось на 5–5,5 сантиметров ниже поликапиллярной фокусирующей оптики, подняв или опустив источник рентгеновского излучения и/или столик. Кроме того, расположите образец в плоскости x-y с помощью лазерной траверсы и снимите фокусирующую оптику для получения простой рентгенограммы образца. Закрепите кнопочную блокировку на передней дверце корпуса визуализации.

Затем включите питание источника рентгеновского излучения. Затем откройте программное обеспечение для управления рентгеновскими лучами. Установите мощность рентгеновского излучения и откройте рентгеновский затвор с помощью программного обеспечения для управления рентгеновскими лучами.

Затем откройте программное обеспечение для рентгеновской камеры и нажмите кнопку «Экспозиция», чтобы сделать простую рентгенограмму. Выключите экспозицию и рентген, а затем откройте дверцу корпуса. Снова подключите поликапиллярную оптику к источнику рентгеновского излучения.

Затем закройте корпус, закрепите блокировку и включите источник питания ФЭУ. Затем откройте программное обеспечение для управления системой визуализации и укажите размер шага, скорость сканирования и область сканирования. После того, как все параметры установлены, запустите сканирование, нажав кнопку «Выполнить».

Запустите фоновое сканирование с выключенным рентгеновским снимком, чтобы определить количество темного света от любого света, присутствующего в корпусе, кроме образца. Убедившись, что образец находится в правильном положении с помощью лазерной траверсы, закройте корпус и закрепите блокировку. Затем откройте программное обеспечение для управления системой визуализации и введите значения размера шага, скорости сканирования и области сканирования.

После того, как все параметры установлены, нажмите кнопку «Выполнить», чтобы начать сканирование и получить сканирование образца с включенным рентгеновским снимком. Во-первых, выполните сканирование с низким разрешением с большими размерами шага и более высокой скоростью сканирования, чтобы получить предварительное изображение цели. После получения сканирования нужной области образца с низким разрешением получите сканирование с более высоким разрешением с меньшим размером шага и более низкой скоростью сканирования.

Чтобы приготовить свежую культуру золотистого стафилококка 1945 года, используйте одну колонию из триптической пластины соевого агара, пропитанную в течение одной недели, для инокуляции трех миллилитров стерильного триптического соевого бульона. Затем осторожно встряхните бактериальную культуру при температуре 37 градусов Цельсия в течение 16-18 часов до неподвижной фазы. Затем гранулируйте культуру из триптического соевого бульона с помощью центрифугирования в 4 000 г в течение 10 минут при комнатной температуре и дважды промойте гранулы PBS.

Количественно определите концентрацию бактерий с помощью оптической плотности при 600 нанометрах, используя линейный диапазон, который представляет собой диапазон оптической плотности, в котором проверяется закон Бера-Ламберта. Затем разбавьте образец 200 000 клеток на миллилитр с помощью стерильного PBS. Стерилизуйте триптический соевый агар автоклавированием, а затем охладите, перемешивая, пока температура не достигнет 45 градусов по Цельсию.

Затем инокулируют бактерии в триптический соевый агар. Затем поместите разбавленную бактериальную культуру на поверхность имплантируемого датчика и 100 микролитров неинокулированного триптического соевого агара поверх другого стерильного имплантата в качестве контроля. Добавьте дополнительные 100 микролитров неинокулированного триптического соевого агара поверх имплантируемого датчика, прежде чем он будет инкубирован при 37 градусах Цельсия в течение 48 часов до имплантации.

После завершения сканирования изображения с диагональю 620 нанометров, 700 нанометров и соотношением соответственно были сгенерированы в MatLab, и изменение цвета свидетельствовало об изменениях pH. Поскольку основная область pH значительно поглощает излучаемый свет, чем кислая область pH, более низкая область pH выглядит как более яркий сигнал на расстоянии 620 нанометров. Излучение сцинтиллятора на расстоянии 700 нанометров функционирует как спектральный эталон для несоответствий в пленке сцинтиллятора, изменений состава ткани и любых изменений, которые происходят в положении оптики детектирования от сканирования к сканированию.

Образец должен быть правильно расположен на сцене. Перед включением освещения в помещении или открытием корпуса следует отключить питание ФЭУ, а перед получением изображений с высоким разрешением следует выполнить сканирование с низким разрешением. Вместо источника рентгеновского излучения мы можем использовать ультразвуковой источник для выполнения ультразвуковой люминесцентной химической визуализации для мониторинга изменений pH, связанных с имплантированными медицинскими устройствами.

Да, после оптимизации системы мы смогли обнаружить изменения рН в интрамедуллярной полости кости по сравнению с поверхностью кости, что можно было использовать для изучения остеомиелита.