Subkutan apsede cerrahi implantlarda biyofilm oluşumunun kantitatif değerlendirmesi için benzersiz bir fare modeli

Mitsuhiro Nishizawa; Bahram Saleh; Ralph Marcucio; Kazuhito Morioka

doi:10.3791/68067

Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliğiniz gereklidir. Giriş yapın veya ücretsiz denemenizi bugün başlatın.

Yöntem makalesi

Subkutan apsede cerrahi implantlarda biyofilm oluşumunun kantitatif değerlendirmesi için benzersiz bir fare modeli

955 görüntüleme

⸱

DOI:

10.3791/68067

⸱

6 Haziran 2025

Mitsuhiro Nishizawa¹ , Bahram Saleh² , Ralph Marcucio^*¹ , Kazuhito Morioka^*¹^,³

¹Department of Orthopaedic Surgery, Orthopaedic Trauma Institute (OTI), University of California, San Francisco (UCSF), ²Rosies Base, LLC, ³Department of Neurological Surgery, Weill Institute for Neurosciences, Brain and Spinal Injury Center (BASIC), University of California, San Francisco (UCSF)

^* These authors contributed equally

Bu makalede

Özet

Bu protokol, tek bir fare içinde aynı koşullar altında iki implantın bakterilerle aynı anda inkübasyonunu sağlayan implantla ilgili enfeksiyonların benzersiz bir deneysel modelini tanımlar. Ayrıca, optimize edilmiş karşılaştırmalı analitik yöntemler kullanarak implant yüzeylerinde biyofilm oluşumunun hassas bir şekilde değerlendirilmesine olanak tanır ve biyomalzemelerin antimikrobiyal özelliklerini değerlendirmek için gelişmiş teknikleri gösterir.

Özet

Ortopedik cerrahi prosedürler için antibakteriyel özelliklere sahip yeni bir biyomateryal geliştirmek için, patolojik durumu yakından taklit eden implantla ilgili enfeksiyonların deneysel bir hayvan modelinin oluşturulması çok önemlidir. Ek olarak, malzemeler üzerinde biyofilm oluşumunu değerlendirmek için kontrol numuneleri ile nicel bir karşılaştırma gereklidir. Bununla birlikte, her bireyin tek bir materyal ile implante edilmesini içeren mevcut hayvan modelleri, denekler arasındaki enfeksiyon durumunun heterojenliği nedeniyle tutarsız sonuçlar verebilir. Ayrıca, in vivo malzemeler üzerinde biyofilm oluşumunu doğru bir şekilde ölçmek zor olmaya devam etmektedir ve bulgular güvenilirlikten yoksun olabilir. Bu sorunları ele almak için, bu çalışma, iki implantın tek bir fare içinde kapalı bir ortamda bakterilerle aynı anda inkübasyonunu sağlayan ve kapsüllenmiş bir deri altı apse oluşturan, implantla ilişkili enfeksiyonun benzersiz bir fare modelini göstermiştir. Başlangıçta sırt derisinin altında olgun bir hava kesesi oluşturuldu. İki paslanmaz çelik tel bağlandı ve torbaya yerleştirildi, ardından Staphylococcus aureus'un biyolüminesans bir türü olan Xen 36'nın aşılanması yapıldı. Aşılamadan 14 gün sonra, tellerin etrafında deri altı bir apse oluşmuştu. Biyofilm, her bir telin yüzeyinden tamamen çıkarıldı ve çözünmüş bakteri süspansiyonları, implant üzerinde biyofilm oluşumunu değerlendirmek, koloni oluşturan birimleri belirlemek ve kantitatif polimeraz zincir reaksiyonu analizi yapmak için optimize edilmiş yöntemler kullanılarak doğru bir şekilde ölçüldü. Biyolüminesan bakterilerin lux operonundan yararlanarak, her bir tel üzerindeki biyofilm içindeki bakteri yükünü belirlemek için luxA ve 16S rRNA'nın nispi ekspresyon seviyeleri kullanıldı. Bu optimize edilmiş karşılaştırmalı analitik yaklaşım, tek bir fare modelinde tek tip enfeksiyon koşulları altında iki tel üzerinde biyofilm oluşumunun hassas değerlendirmelerini sağlar ve antibakteriyel özelliklere sahip biyomalzemelerin ilerlemesini kolaylaştırabilir.

Giriş

İmplant ilişkili enfeksiyonlar, cerrahi teknik ve implant tasarımındaki gelişmelere rağmen ortopedik cerrahide yüksek morbidite ve mortalite oranlarına neden olabilmeleri nedeniyle klinik ortamlarda önemli bir sorun olmaya devam etmektedir¹. Ameliyathane ortamındaki modern aseptik kontrol standartları ve perioperatif antibiyotik profilaksisi için uygun protokoller sayesinde cerrahi implantlarla ilişkili enfeksiyon insidansı önemli ölçüde azalmış olsa da, primer cerrahide implantla ilişkili enfeksiyonların insidansı %2-5 oranında ^{kalmaktadır2}.

İmplant ile ilişk....