Araştırma makalesi

3D Baskılı Polilaktik Asit ve Polietilen Tereftalat Glikol-Modifiye Yüzeylerde Karşılaştırmalı In Vitro Staphylococcus aureus Biyofilm Değerlendirmesi

DOI:

10.3791/70394

⸱

3 Nisan 2026

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

Bu makalede

Özet

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

Bu çalışma, statik, yarı statik ve dinamik in vitro modeller kullanılarak 3D baskılı polilaktik asit (PLA) ve polietilen tereftalat glikol (PETG) üzerinde biyofilm oluşumunu değerlendirmektedir. Metodoloji, daha güvenli tıbbi cihaz geliştirmeyi destekler ve 3D baskılı biyomalzemelerde biyofilm araştırmalarını ilerletir.

Özet

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

Üç boyutlu (3D) baskı, kişiselleştirilmiş tıbbi cihazların geliştirilmesini hızlandırdı, ancak basılı materyallerde biyofilm oluşumu implant güvenliği ve performansı için büyük bir tehdit olmaya devam ediyor. Malzeme kimyası ve baskıya bağlı yüzey özellikleri bakteriyel bağlanma ve antibiyotik toleransını etkileyebildiğinden, yaygın kullanılan 3D baskı polimerleri arasında anlamlı karşılaştırmalar yapılmasını sağlayan standartlaştırılmış in vitro yaklaşımlara ihtiyaç vardır. Burada, polilaktik asit (PLA) ve polietilen tereftalat glikol (PETG) üzerinde biyofilm geliştirmesini, erken yapışma, olgunlaşma ve antimikrobiyal tolerans gibi biyofilm biyolojisinin tamamlayıcı yönlerini hem statik hem de akış koşullarında yakalanan çok modelli in vitro değerlendirme çerçevesi kullanarak karşılaştırıyoruz. S. aureus biyofilmleri, nicel (canlı bakteri yükü ve minimum biyofilm yok etme konsantrasyonu [MBEC]) ile niteliksel (taramalı elektron mikroskopi) uç noktaları kullanılarak belirlenmiş ve değerlendirilmiştir. Hem PLA hem de PETG, modeller arasında biyofilm oluşumunu destekledi; ancak PLA genellikle daha yüksek erken yapışma ve daha yüksek biyofilm yoğunluğu göstermeye eğilimliydi. Statik testlerde, PLA, PETG'den daha yüksek CFU değerleri gösterirken, vankomisin MBEC değerleri malzemeler arasında benzerdi. MBEC'deki analiz bağımlı farklılıkların platformlar arasında gözlemlendiği ve model yapısının görünüşte antimikrobiyal hassasiyeti nasıl etkileyebileceğini vurgulamaktadır. Dinamik akışta, biyofilm yükü statik koşullara göre artmış ve malzemeye bağlı farklar minimuma ulaşmıştır. Bu sonuçlar topluca, her iki polimerin biyofilm oluşumuna duyarlılığını vurgular ve materyalle ilişkili biyofilm davranışını değerlendirmek ve 3D baskılı cihazla ilgili substratlarda antimikrobiyal performansı kıyaslamak için çok modelli bir çerçevenin değerini gösterir.

Giriş

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

3D baskıdaki son gelişmeler, maliyet etkinliği, yüksek hassasiyet, karmaşık yapısal tasarım, verimli malzeme kullanımı ve hasta odaklı tasarım 1,2 nedeniyle 3D baskılı tıbbi cihazların giderek daha fazla benimsenmesine yol açmıştır. Bu gelişmeler, kişiselleştirilmişortopedik 3,4,5,6, kraniofasiyal 7,8, dental 1,9 ve spinal10,11 implantlarının geliştirilmesinde önemli klinik ilerlemeleri sağlamaktadır.

Artık çok sayıda teknik ve malzeme, tasarım parametreleri üzerinde hassas kontrol imkanı sağlar; bu da yüzey özelliklerini optimize etmeyi ve genel cihaz işlevselliğiniartırmayı mümkün kılar 2,12,13. İmplantın yüzeyi, konak çevresiyle ana arayüz olarak hizmet ettiği ve bağışıklık yanıtlarını, bakteriyel yapışma ve doku entegrasyonunu etkilediği için kritik öneme sahiptir — cihazın uzun vadeli performansı için gereklifaktörlerdir 14,15. Ancak, aynı arayüz büyük bir zorluk da oluşturur; implantasyon yapılabilir tıbbi cihazlarla ilişkili enfeksiyonlar ciddi komplikasyonlara yol açabilir ve patojenlerin yüzeye bağlı biyofilmler oluşturma yeteneği nedeniyle tedavi edilmesi genellikle zordur(16,17,18,19).

Bu bağlamda, implante edilebilir tıbbi cihazların üretimi için tasarlanan malzemeler üzerinde biyofilm modellerinin in vitro testleri, risk değerlendirmesi ve ürün geliştirme sürecinde temel biradımı temsil eder 20. Bu testler, malzemenin mikrobiyal yapışma, biyofilm oluşumu ve olgunlaşmaya karşı duyarlılığının araştırılmasını, ayrıca mikrobiyal büyümeyi önlemeye yönelik antimikrobiyal stratejilerin veya yüzey modifikasyonlarının etkinliğinin değerlendirilmesini sağlar.

Birçok in vitro biyofilm testinin bir diğer sınırlaması, genellikle tek, standartlaştırılmış bir alt yüzeyde (genellikle bir polimer veya genel bir laboratuvar malzemesi) yapılmasıdır; bu testler cihaz malzemeleri arasında transfer edilebilir olduğu örtük olarakvarsayılır 21. Bu, polimer kimyası ve üretime bağlı yüzey özelliklerinin önemli ölçüde değişebileceği ve bakteriyel tutunma, biyofilm olgunlaşma ve antimikrobiyal toleransı doğrudan etkileyebildiği 3D baskılı tıbbi cihazlar içinsorunludur 22. Sonuç olarak, biyofilm davranışının tek bir referans alt tabandan çıkarma yapmak yerine, üretimde kullanılan gerçek polimerler üzerinde değerlendirmesi, mevcut test uygulamalarındaki önemli bir boşluğu kapatmaktadır.

İmplant yüzeyi konakçı ile ana arayüz olduğundan, birçok cihazla ilişkili enfeksiyon ve tedavi başarısızlığının temelini oluşturan bakteriyel yapışma ve biyofilm oluşumunu güçlü şekilde etkiler. Yaygın olarak kullanılan 3D baskılı polimerlerin S. aureus biyofilm gelişimini destekleme yetenekleri ve vankomisin aracılı biyofilm yok edilmesine karşı duyarlılıkları açısından farklı olduğunu varsaydık. Buna göre, 3D baskılı materyal modelleri üzerinde biyofilm oluşumunun niteliksel ve nicel bir değerlendirmesini yaptık. Mevcut çalışmada, 3D baskılı materyal modelleri üzerinde biyofilm oluşumunun nitel ve nicel bir değerlendirmesi yapılmıştır.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Protokol

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

Tüm tehlikeli kimyasallar (örneğin, glutaraldehit, sodyum kakodilat tamponu, Heksamethyldisilazane [HMDS] ve etanol) kurumsal Çevresel Sağlık ve Güvenlik (EHS) politikalarına uygun olarak ele alındı. Uçucu/toksik reaktiflerin hazırlanması ve kullanımı, uygun kişisel koruyucu ekipmanlarla (laboratuvar önlüğü, göz koruması ve kimyasal dirençli eldivenler) sertifikalı kimyasal bir duman davlumunda gerçekleştirildi ve yanıcı çözücüler ateşleme kaynaklarından uzak tutuldu. Kimyasal atıklar, kurumsal tehlikeli atık programı aracılığıyla bertaraf edilmek üzere uygun şekilde etiketlenmiş kaplarda (kakodilat için özel arsenik içeren atıklar ve HMDS/etanol için çözücü atıklar dahil) toplandı. Biyotehlike maddeler (bakteriyel kültürler, kirlenmiş plakalar ve tek kullanımlıklar) bertaraf edilmeden önce biyogüvenlik prosedürlerine (örneğin, otoklavlama veya onaylı dezenfektanlar) göre dezinfekte edilmiş ve etilen oksit sterilizasyonu sertifikalı tesis protokolleri ve gerekli havalandırma uygulamalarına uygun olarak gerçekleştirilmiştir.

3D baskılı modeller
Modeller, ücretsiz bilgisayar destekli tasarım yazılımı kullanılarak tasarlandı ve 1,75 mm (çap) polilaktik asit (PLA) ve polietilen tereftalat glikol (PETG) filamentleriyle birleşmiş biriktirme modelleme teknolojisiyle donatılmış 3D yazıcı ile basıldı (Malzemeler Tablosu). Örneklerin üretiminde kullanılan baskı parametreleri şöyleydi: nozul (0,4 mm) hareket hızı 1800 mm/dakika; birinci katman hızı 300 mm/dakika; ekstrüzyon sıcaklığı 220 °C (PLA) ve 255 °C (PETG); yatak sıcaklığı 60 °C; katman yüksekliği 0,08 mm; ekstrüzyon genişliği 0,48 mm ve; Tüm örnekler için %100 dolgu yoğunluğu. Hiçbir örnek destek yapısının kullanılmasını gerektirmedi. 3D modeller disklerden, düz tabanlı plakalardan, Calgary biyofilm cihazından (CBD) ve modifiye edilmiş Robbins cihazından (MRD) oluşuyordu. Diskler, 6 mm (çap) x 6 mm (yükseklik) ölçülerinde bir silindir olarak tasarlandı.

CBD için bir model oluşturuldu (Malzeme Tablosu). CBD iki bölümden oluşuyordu: bir taban plaka, standart 96 delikli mikrotiter plaka (ANSI/SLAS formatı) ve bir kapak (peg plate): 2 mm (çap) ve 5 mm (yükseklik) ölçülerinde 96 silindirik çivili bir polimer (PLA veya PETG) kapak. MRD, 4 mm (çap ve yükseklik) pinlerin vidalı dişli modelde sabitlenmesiyle geliştirildi (Malzemeler Tablosu). Baskı işlemi tamamlandıktan sonra, modeller dikkatlice yapı plakasından çıkarıldı, herhangi bir deformasyon olup olmadığını görsel olarak inceledi ve ardından etilen oksit ile sterilize edildi.

Statik biyofilmin disk modeli
Bu yöntem, daha önce tanımlanan 6 mm × 6 mm silindirikdiskler 23 kullanılarak PLA'da biyofilm oluşumunu indüklemek için kullanılmıştır (Şekil 1).

figure-protocol-1
Şekil 1: PLA ve PETG diskleri ile bu disk modellerinde biyofilm oluşumu için 24 delikli bir plaka. (A) Bakteriyel aşılama ve biyofilm oluşumundan önce 3D basılmış PLA ve PETG disklerini temsil eden örnekler. (B) In vitro kültür koşullarında biyofilm indüksiyonu sırasında 24 kuyruklu bir plakada konumlandırılan PLA ve PETG diskleri. Kısaltmalar; PLA = polilaktik asit; PETG = modifiye edilmiş polietilen tereftalat glikol. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.

S. aureus, %15 gliserol takviyesi ile desteklenen triptik soya suyu (TSB) içinde −80 °C'de depolandı ve her deneyden önce kan agarında kültürlenerek 37 °C'de 24 saat kuluçka uygulandı. İzole bir koloni 10 mL TSB'ye yeniden süspansiyon yapılmış, 50 mM glikozla desteklenmiş, 50 mL konik bir tüpe eklenmiş ve 120 rpm'de 37 °C sıcaklıkta 24 saat boyunca yörünge sallayıcısında inkubbe edilmiştir. Ortaya çıkan kültür, 200 x g boyutunda 5 dakika boyunca santrifüjlendi ve süpernatant atıldı. Pellet, 10 mL steril %0,9 NaCl ile üç kez yıkandı. Son yıkama aşamasında, pellet 10 mL taze TSB ile yeniden askıya alınarak nefelometri ile belirlenen 0.5 McFarland standardına (yaklaşık 1.5 × 10.8 CFU/mL) eşdeğer bulanıklığa sahip bakteriyel bir süspansiyon elde edildi. Süspansiyon, 15 mL'lik konik bir tüpte TSB'nin 1:10 içinde seyreltilerek nihai bakteri konsantrasyonu 107 CFU/mL elde edildi. Disk deneylerinde, her disk grubunu (PLA ve PETG) 2 saat boyunca kapsayan steril 24 kuyruklu plakaların her kuyusuna 2 mL önceki bakteri süspansiyonu eklenerek hücrelerin yapışmasını sağlamak amacıyla 2 saat kullanıldı. Diskler daha sonra steril cımbız kullanılarak planktonik hücreleri çıkarmak için 2 mL %0,9 NaCl içeren yeni steril 24 delikli plakaya aseptik olarak aktarıldı. Kuyulara taze 10 mL TSB eklendi ve plakalar 37 °C'de 24 saat kuluçka altına alındı. Bu aşamada, disk yüzeylerine yapışan hücreler bir biyofilm oluşturur. İnkubasyon sonrası, kültür ortamı aspirasyon yapıldı ve diskler 2 mL %0,9 NaCl ile yıkanarak kalıntı ortam ve yapışmayan hücreler çıkarıldı. Seri seyreltmelerde (2–4.096 mg/L) 1 mL vankomisin çözeltisi ile 24 kuyruklu bir plaka hazırlandı ve diskler 24 saat boyunca suya batırıldı. Vankomisin olmayan bir kontrol grubu (NaCl %0,9) dahil edilmiştir. 24 saat sonra diskler %0,9 ile 2 mL NaCl ile yıkandı.

Disklerde yapışan bakterileri nicelendirmek için, her disk steril cımbız kullanılarak 1 mL steril %0,9 NaCl içeren bir mikrotüpe aktarıldı ve yapışkan hücreler ayrılmak için 40 kHz ve 37 °C sıcaklıklarında 15 dakika ultrasonik banyoda soniklendi. Mikrotüpler, hücre kümelerinin tam ayrışmasını sağlamak için 60 saniye girdabla dağılmıştır. Seyreltilmemiş numunenin 100 μL (10°) aliquotları ve steril %0,9 NaCl içinde 10⁻2 ve 10⁻4 seyreltme TSA üzerinde kaplandı ve 37 °C'de 24 saat kuluçka edildi. Bakteriyel büyüme, bir plaka üzerinde CFU sayarak ve CFU/mL olarak ifade edilerek nicelendirilmiştir.

Minimum biyofilm yok etme konsantrasyonu için 24 kuyuyla düz tabanlı plakalar
24 kuyu plakalarında yapılan deneyler için, yeterli hücre yapışmasını sağlamak için her kuyuya 2 saat boyunca 3 mL bakteriyel süspansiyon (yukarıda tarif edildiği gibi hazırlanmış) eklendi. Daha sonra bakteriyel süspansiyon aspirasyon yapıldı ve planktonik hücrelerin alınması için 3 mL steril %0,9 NaCl eklendi. Daha sonra taze 3 mL TSB eklendi ve plakalar 37 °C'de 24 saat kuluçka altına alındı. Bu aşamada, kuyu yüzeylerine yapışan hücreler bir biyofilm oluşturur. Kuluçka sonrası TSB aspirasyon yapıldı ve kuyular %0,9 NaCl ile 3 mL ile yıkanarak kalıntı ortam ve yapışmayan hücreler çıkarıldı. Her kuyuya seri seyreltmelerde (2–4.096 mg/L) 3 ml vankomisin çözeltisi eklendi. Vankomisin olmayan bir kontrol grubu (NaCl %0,9) dahil edilmiştir.

24 saat sonra çözelti çıkarıldı ve her kuyu 3 mL %0,9 NaCl ile iki kez nazikçe yıkandı. Her kuyuya üç mililitre %0,9 NaCl eklendi, plaka kapatılıp parafilm ile kapatıldı ve ardından 40 kHz ve 37 °C sıcaklıklarında ultrasonik banyoda 15 dakika soniklenerek yapışkan biyofilmi ayrıldı. Kuyulardan 100 μL aliquotlar toplandı ve steril %0,9 NaCl'de hazırlanan seyreltilmemiş örnek (10°) ile 10⁻2 ve 10⁻4 seyreltmeler TSA üzerinde kaplanarak 37 °C'de 24 saat kuluçka altına alındı. Bakteri büyümesi daha sonra CFU/mL sayarak nicelendirildi. Tüm deneyler üçlü olarak gerçekleştirildi. Minimum biyofilm yok etme konsantrasyonu (MBEC), kontrol grubuna kıyasla en az 3 log10 azalma olarak tanımlanmıştır (Şekil 2).

figure-protocol-2
Şekil 2: Basılı 24 kuyu plakalar. (A) 24 kuyuyla basılan plakalar. (B) 24 kuyruklu plakalar PETG ile basılmış. Kısaltmalar; PLA = polilaktik asit; PETG = Polietilen tereftalat glikol. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.

Calgary biyofilm cihazı
CBD, 96 deliklik bir mikrotiter plaka ve kapak tabakta tam olarak bir kuyuya sığacak şekilde tasarlanmış 96 çivli bir kapaktan oluşur. Biyofilm oluşumunu sağlamak için, steril 96 kuyuyla plakanın her kuyusu, 200 μL bakteriyel süspansiyon ile doldurulmuş ve steril kazık kapakları plakaya yerleştirilmiştir. Monte edilen plakalar, kazıklarda biyofilm gelişimi mümkün olmak için statik koşullarda 24 saat boyunca 37 °C sıcaklıkta kuluçka altına alındı. İnkubasyon sonrası, kazık kapakları 200 μL %0,9 NaCl içeren 96 delikli bir plakada nazikçe durulandırılarak planktonik hücreleri çıkardı. Çivili plaka, vankomisin içeren başka bir 96 kuyu tabağa batırıldı ve ilerleyici konsantrasyonlarda (2–4.096 mg/L) 37 °C'de statik koşullarda 24 saat kuluçka altına alındı.

Çivili plaka, %0,9 NaCl içeren 200 μL içeren 96 kuyu tabakta durulandı ve kazıklar 15 cm TSA plakasında dikkatlice damgalanarak 37 °C'de 24 saat kuluçka edildi. Bakteriyel büyüme gözlemlendi ve MBEC, büyümenin gerçekleşmediği en düşük konsantrasyon olarak tanımlandı. Tüm deneyler üçlü olarak gerçekleştirildi (Şekil 3).

figure-protocol-3
Şekil 3: Calgary cihazı ve PLA ile basılmış 96 kuyuklu düz tabanlı plakalar. (A) PLA ile basılmış Calgary cihazı. (B) PLA ile basılmış 96 kuyuklu düz tabanlı plakalar. (C) Calgary cihazı PETG ile basılmış. (D) PETG ile basılmış 96 kuyuklu düz tabanlı plakalar. Kısaltmalar; PLA = polilaktik asit; PETG = polietilen tereftalat glikol. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.

Sürekli akış koşulları altında dinamik bir sistem
Her MRD, vida dişli modele sabitlenmiş beş ayrı kazıktan oluşur ve dikdörtgen kesitli bir kanal boyunca doğrusal olarak düzenlenir. Dinamik sistem, test edilecek antibiyotikin MRD'ye bağlı silikon tüp aracılığıyla peristaltik pompaya bağlandığı 1 L çözelti içeren bir şişeden oluşuyordu. Montaj, kirlenmeyi önlemek için laminar hava akışı dolabında yapıldı. Orta akış hızı 1 mL/dakika olarak tutuldu ve sistemde 24 saat boyunca dolaştı. MRD'den geçen sıvı, başka bir cam şişeye atılır (tekrar dolaşım olmadan).

S. aureus biyofilmleri, MRD kazılarında indüklenerek 24 delikli plakalara 3 mL içeren TSB ile 107 CFU/mL konsantrasyonda bırakıldı. Çiviler, 3 mL %0,9 NaCl çözeltisi ile doldurulmuş 24 delikli bir plakaya batırarak nazikçe durulandı. Çivler dikkatlice MRD'ye vidalanmıştı (n = 5). Vankomisin çözeltisi (40 mg/L) %0,9 NaCl ile seyreltilmiş, yukarıda tarif edildiği gibi pompa kullanılarak MDR üzerinden 24 saat boyunca infüze edilmiştir. Antibiyotiksiz bir kontrol grubu (%0,9 NaCl) dahil edildi. Bu konsantrasyon, daha önce tanımlandığı gibi damar içi vankomisin yüksek dozlarda elde edilen serum konsantrasyonuna göreseçilmiştir 24. Pimler, steril cımbızlarla MRD'den aseptik olarak çıkarıldı, %0,9 NaCl ile yıkandıktan sonra 1 mL steril %0,9 NaCl içeren mikrotüplere yerleştirildi ve biyofilmin tam ayrılmasını sağlamak için ultrasonlu banyoda 40 kHz ve 37 °C sıcaklıkta 15 dakika soniklendi. Mikrotüpler 60 saniye girdabla tutuldu ve işlem üç kez tekrarlanarak kalıntı biyofilm agregalarını bozdu. 100 μL'lik alikotlar TSA ile kaplama yapıldı ve plakalar 37 °C'de 24 saat kuluçka altına alındı. Bakteriyel büyüme nicel olarak ölçüldü ve CFU/mL olarak ifade edildi (Şekil 4).

figure-protocol-4
Şekil 4: PETG ve PLA ile modifiye edilmiş Robbins cihazı ve dinamik sistemin bir fotoğrafı. (A) PETG veya PLA ile basılmış modifiye edilmiş Robbins cihazı. (B) Dinamik sistemin fotoğrafı. Kısaltmalar; PLA = polilaktik asit; PETG = polietilen tereftalat glikol. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.

Taramalı elektron mikroskopisi
Biyofilmlerin morfolojisini ve yapısını görselleştirmek için diskler üzerinde taramalı elektron mikroskopisi (SEM) yapıldı. Biyofilm, protokollerde tanımlandığı gibi diskler üzerinde indüklenmiştir. Diskler steril cımbızlarla dikkatlice plakadan çıkarıldı ve 45 dakika boyunca bir çözelti (0,68 g sukroz, 0,42 g sodyum kakodilat, 0,6 mL %30 glutaraldehit) ve 19,4 mL deionize su ile sabitlendi. Daha sonra, örnekler 10 dakika boyunca bir tampon çözeltisine (0,68 g sukroz ve 0,42 g sodyum kakodilat) transfer edildi. Örnekler daha sonra 10 dakika boyunca dereceli etanol serisinde (%35, %50, %70 ve %100) kurutuldu. Daha sonra örnekler başka bir Petri kabına aktarıldı ve 10 dakika boyunca %100 heksametil disilazane ile kaplandı. Son olarak, diskler döner bir pompa kullanılarak altınla sputter kaplanmış ve taramalı elektron mikroskopunda farklı büyütmeler altında gözlem için metal bir kıvılcıma monte edilmiştir (Şekil 5).

figure-protocol-5
Şekil 5: Biyofilm indüksiyonu olan ve olmadan PLA ve PETG 3D baskılı modellerin taramalı elektron mikroskobi. (A) PLA'nın biyofilm olmadan taramalı elektron mikroskopi fotoğrafı. (B) PETG'nin biyofilm olmadan taramalı elektron mikroskopik fotoğrafı. (C) PLA disklerinde biyofilm oluşturan bakterilerin taramalı elektron mikroskopisi fotoğrafı. (D) PETG disklerinde biyofilm oluşturan bakterilerin taramalı elektron mikroskopik fotoğrafı. C ve D, biyofilmlerin tipik özelliklerini gösterir: bakteriyellerin 3D bir yapıya organizasyonu, yüzeylere yapışma ve ekstrahücre matriksinin varlığı. Beyaz ölçek çubuğu 10 μm'yi temsil eder. Kısaltmalar; PLA = polilaktik asit; PETG = Polietilen Tereftalat Glikol. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.

İstatistiksel analiz
Bazı analizler betimleyiciydi. Nicel veriler için, örneklem büyüklüğü medianın interquartil aralığı ile kullanılmasını haklı çıkarırken, istatistiksel karşılaştırma için Mann-Whitney testi yapılmıştır. P< değeri 0.05 istatistiksel olarak anlamlı olarak kabul edildi.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Sonuçlar

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

Statik biyofilmin disk modeli
Bu test, bireysel örneklerde MBEC'i belirlemek için kullanılır. Vankomisinin ilerleyici iki kat seyreltmeleri, PLA için 7,48 × 105 CFU/mL [IQR 6,34–8,72] ve PETG için 3,60 ×10 5 CFU/mL [IQR 3,08–5,52] temel biyofilm oluşumunu göstermiştir. Her iki materyal de biyofilm yoğunluklarını 10:5 aralığında gösterse de, aralarında biyofilm üretiminde istatistiksel olarak anlamlı bir fark gözlemlenmiştir (p = 0.015)...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Tartışma

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

Bu çalışma, özellikle PLA ve PETG olmak üzere 3D baskılı tıbbi sınıf polimerlerde biyofilm oluşumunun kapsamlı bir inin vitro değerlendirmesini önermektedir; dört tamamlayıcı deneysel platform: statik disk testleri, 24 kuyruklu plaka modelleri, CBD ve MRD tabanlı dinamik akış sistemi. Bu modelleri entegre ederek, çalışma farklı baskı malzemelerinin S. aureus biyofilm indüksiyonuna maruz kaldığında nasıl davrandığını karakterize etmeyi ve vankomisinin MBEC'sini farklı te...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Açıklamalar

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

Yazarların çıkar çatışması yoktur. ChatGPT dilbilgisi incelemesi için kullanıldı.

Teşekkürler

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

Davet için Renee Fleeman'a teşekkür etmek istiyoruz.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi
AdŞirketKatalog numarasıYorumlar
%0,9 NaClFresenius Kabi Brasil, Ceara, Brezilya17811
Erilmiş Biriktirme Modelleme teknolojisine sahip 3D yazıcı (Bambu X1-Carbon) Bambu Laboratuvarı, Shenzhen, ÇinPF001-P
Kan agarıNewProv, Paraná, BrezilyaPA31
Biyofilm için Calgary cihazı indirilebilirŞirket yokBağlantıya bakınız (katalog numarası olmadan)https://www.printables.com/model/1464751-calgary-model-biofilm
Hücre kültürü çoklu kuyu plakası, 24 kuyuGreiner Bio-One, Kremsmü nster Ö Sterreich, Avusturya 662160
Santrifüj (5910 Ri)Eppendorf, Hamburg, Almanya5943000511
Santrifüg tüpü steril 15 mLCorning, Missouri, ABD430790
Santrifüg tüpü steril 50 mLCorning, Missouri, ABD430291
Elektronik Pipet Kontrolörü (Easypet® 3)Eppendorf, Hamburg, Almanya4430000018
Etanol (≥ %99,5, ACS reaktifi)Sigma-Aldrich, Missouri, ABD459844
GlutaraldehitMerck, Darmstadt, Almanya8143931000
HexamethyldisilazaneMerck, Darmstadt, Almanya440191
Kuluçka Makinesi (502/4-C)Fanem, Sã o Paulo, Brezilya502007700
Laminar Hava Akışı Dolabı (BioSEG 9)Veco, Sã o Paulo, Brezilya1EAC3770
Mekanik pipet (Eppendorf Referans® 2)Eppendorf, Hamburg, Almanya4924000061
Modifiye edilmiş Robbins Cihazı indirilebilirŞirket yokBağlantıya bakınız (katalog numarası olmadan)https://www.printables.com/model/1481700-robbins-device-modified
Nefelometre & nbsp;Alfakit, Florianó polis, Brezilya7718
Yörünge sallayıcısı (INNOVA 44R)Eppendorf, Hamburg, AlmanyaM1282-0314
Parafilm MAmcor, Illinois, ABDPM-996
Peristaltik pompa (Minipuls® 3)Gilson, Villiers-le-Bel, FransaF117604
Petri kabı (90 x 15 mm)Greiner Bio-One, Sã o Paulo, Brezilya630164
Pipet ucu 1&ntir; 200μ LCorning, Missouri, ABDCLS4142
Polietilen tereftalat glikol (PETG)Creality, Çin44759
Polilaktik asit (PLA) Ultrafuse® PLA PRO1BASF, Maarssen, HollandaPR1-7501A075
Döner pompa (Q150R ES Plus)Quorum Technologies, Lewes, Birleşik Krallık13034
Taramalı elektron mikroskobu (Vega3 LMU)Tescan, Brno, ÇekyaBağlantıya bakınız (katalog numarası olmadan)https://tescan.com/product-portfolio
Serolojik pipet 10 mLCorning, Missouri, ABDCLS4488
Sodyum kakodilatSigma-Aldrich, Missouri, ABDC0250
Staphylococcus aureus ATCC® 25923 suşLaborclin, Pinhais, Brezilya660674
SucroseSigma-Aldrich, Missouri, ABD59378
24 kuyuluklu düz tabanlı indirilebilirŞirket yokBağlantıya bakınız (katalog numarası olmadan)www.printables.com/model/104339-24-well-plates 
Triptik soya agar Kasvi, Madrid, İspanyaK25-1068
Triptik soya buloru Sigma-Aldrich, Missouri, ABD22092
Ultra Alçak Dondurucu (IULT 335 D)Indrel, Paraná, Brezilya12038
Ultrasonik banyo (Soniclean 15)Sanders Tıp Merkezi, Minas Gerais, BrezilyaBağlantıya bakınız (katalog numarası olmadan)https://sandersdobrasil.com.br/produto/lavadora-ultrassonica-soniclean-15d/
VancomycinABL, Sã o Paulo, Brezilya15,56,20,041
Vortex (FLEXVORTEX)Loccus, Sã o Paulo, Brezilya4500

Kaynaklar

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

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Yeniden basım ve izinler

Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste

İzin iste

Etiketler

3B Yaz c PolimerleriBiyofilm Olu umun Vitro De erlendirmeAntimikrobiyal ToleransTaramal Elektron MikroskobuStatik AnalizlerDinamik Ak

İlgili makaleler