Yüksek Uzamsal Çözünürlüklü İmplantla İlişkili Enfeksiyonların X-ışını ile Kimyasal Görüntülenmesi Uyarılmış Lüminesans Doku Yoluyla Kimyasal Görüntüleme

Bu teknik, implantla ilişkili enfeksiyonların biyokimyasal değişikliklerini kemik ve doku yoluyla görüntülememizi ve haritalamamızı sağlayacaktır. İmplant yüzeylerinin yakınındaki kimyasal konsantrasyonlardaki değişimlerin yüksek çözünürlüklü görüntülerini elde edebiliriz. Bu, implantla ilişkili enfeksiyonların yakınındaki yerel kimyasal ortamı izlememizi sağlayacaktır.

Bakteriyel kültürleme prosedürünü gösteren, Biyolojik Bilimler Bölümü'nden yüksek lisans öğrencisi Erin Levon olacaktır. Başlamak için PMT soğutucusunu açın ve PMT'leri açmadan önce başlatma adımlarının geri kalanını gerçekleştirin. Ardından görüntüleme sistemi kontrol yazılımını açın ve sahne alanı x eksenini ve y eksenini istenen başlangıç konumuna getirin.

Numuneyi hareketli xyz aşamasına yerleştirin ve numune yüksekliğini, radyo ışıldayan cihazı, x-ışını kaynağını ve/veya sahneyi yükselterek veya alçaltarak poli kılcal odak optiklerinin 5 ila 5,5 santimetre altında olacak şekilde konumlandırın. Ayrıca, numuneyi lazer çapraz kafa yardımıyla x-y düzleminde konumlandırın ve numunenin düz radyografisini elde etmek için odaklama optiklerini çıkarın. Basmalı düğme kilidini görüntüleme muhafazasının ön kapısına sabitleyin.

Ardından x-ışını kaynağının gücünü açın. Ardından, x-ray kontrol yazılımını açın. X-ray gücünü ayarlayın ve x-ray kontrol yazılımı ile x-ray deklanşörünü açın.

Ardından x-ray kamera yazılımını açın ve düz radyografiyi almak için Pozlama düğmesine basın. Pozlamayı ve röntgeni kapatın ve ardından kasa kapağını açın. Poli kılcal optikleri tekrar x-ışını kaynağına bağlayın.

Ardından kasayı kapatın, kilidi sabitleyin ve PMT güç kaynağını açın. Ardından, görüntüleme sistemi kontrol yazılımını açın ve adım boyutunu, tarama hızını ve tarama alanını belirtin. Tüm parametreler ayarlandıktan sonra, Çalıştır düğmesine basarak taramayı başlatın.

Numune dışında kasada bulunan herhangi bir ışıktan gelen karanlık sayıları belirlemek için röntgen kapalıyken bir arka plan taraması yapın. Lazer çapraz kafa ile numunenin doğru konumda olduğundan emin olduktan sonra, muhafazayı kapatın ve kilidi sabitleyin. Ardından görüntüleme sistemi kontrol yazılımını açın ve adım boyutu, tarama hızı ve tarama alanı değerlerini girin.

Tüm parametreler ayarlandıktan sonra, taramayı başlatmak ve röntgen açıkken numunenin taramasını almak için Çalıştır düğmesine basın. İlk olarak, hedefin ön görüntüsünü elde etmek için düşük çözünürlüklü taramayı daha büyük adım boyutları ve daha yüksek tarama hızı ile gerçekleştirin. Numunenin istenen alanının düşük çözünürlüklü bir taramasını elde ettikten sonra, daha küçük bir adım boyutu ve daha düşük tarama hızı ile daha yüksek çözünürlüklü taramayı elde edin.

Yeni bir staphylococcus aureus 1945 kültürü hazırlamak için, üç mililitre steril triptik soya suyunu aşılamak için bir hafta içinde çizgilenmiş triptik soya agar plakasından bir koloni kullanın. Daha sonra bakteri kültürünü sabit faza kadar 16 ila 18 saat boyunca 37 santigrat derecede hafifçe çalkalayın. Daha sonra, kültürü triptik soya suyundan oda sıcaklığında 10 dakika boyunca 4.000 g'da santrifüjleme yoluyla pelet edin ve peleti PBS ile iki kez yıkayın.

Beer-Lambert yasasının doğrulandığı optik yoğunluk aralığı olan doğrusal aralığı kullanarak 600 nanometrede optik yoğunluğu kullanarak bakteri konsantrasyonunu ölçün. Daha sonra steril PBS kullanarak numuneyi mililitre başına 200.000 hücre seyreltin. Triptik soya agarını otoklavlayarak sterilize edin ve daha sonra sıcaklık 45 santigrat dereceye ulaşana kadar karıştırarak soğutun.

Daha sonra, bakterileri triptik soya agarına aşılayın. Daha sonra, seyreltilmiş bakteri kültürünü implante edilebilir sensörün yüzeyine ve 100 mikrolitre aşılanmamış triptik soya agarını kontrol olarak başka bir steril implant üzerine pipetin. İmplantasyondan önce 48 saat boyunca 37 santigrat derecede inkübe edilmeden önce implante edilebilir sensörün üzerine ilave 100 mikrolitre aşılanmamış triptik soya agar ekleyin.

Taramayı tamamladıktan sonra, MatLab'da sırasıyla 620 nanometre, 700 nanometre ve orandaki görüntüler üretildi ve renkteki değişim pH'daki değişikliklerin göstergesiydi. Temel pH bölgesi, yayılan ışığı asidik pH bölgesinden önemli ölçüde emdiğinden, düşük pH bölgesi 620 nanometrede daha parlak bir sinyal olarak görünür. 700 nanometredeki sintilatör emisyonu, sintilatör filmindeki tutarsızlıklar, doku bileşimi değişiklikleri ve taramadan taramaya algılama optiklerinin konumunda meydana gelen değişiklikler için spektral bir referans olarak işlev görür.

Numunenin sahne alanında doğru şekilde konumlandırılması gerekir. Oda ışığını açmadan veya kasayı açmadan önce PMT güç kaynağı kapatılmalı ve yüksek çözünürlüklü görüntülemeden önce düşük çözünürlüklü bir tarama yapılmalıdır. X-ışını kaynağı yerine, implante edilmiş tıbbi cihazlarla ilişkili pH değişikliklerini izlemek için ultrason lüminesans kimyasal görüntüleme yapmak için bir ultrason kaynağı kullanabiliriz.

Evet, sistemin optimizasyonundan sonra, osteomiyeliti incelemek için kullanılabilecek kemik yüzeyine kıyasla kemiğin intramedüller boşluğundaki pH varyasyonlarını tespit edebildik.