Testen des Überlebens von Zellen in der Mundumgebung auf Liqcreate Bio-Med Clear 3D-Druckharz
Liqcreate Zusammenarbeit mit der Fontys University of Applied Sciences zur Untersuchung der Zelladhäsion und Zellüberlebensrate auf Bio-Med Clear, ein 3D-druckbares Photopolymerharz, entwickelt und hergestellt von LiqcreateFrühere Studien haben zeigten, dass verschiedene Bakterienarten und menschliche Zelllinien sind in der Lage, effektiv an diesem Material zu haften und weisen eine hohe Zellüberlebensrate auf.
Ziel der vorliegenden Studie ist es zu untersuchen, ob die Mikroorganismen Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa und Candida albicans weiterhin anhaften und auf dem Bio-Med Clear Harz über einen längeren Zeitraum von bis zu drei Wochen. Diese speziellen Mikroorganismen wurden aufgrund ihres häufigen Vorkommens in der menschlichen Mundhöhle ausgewählt, was sie für die Beurteilung der potenziellen klinischen Anwendungen des Materials relevant macht.
Bild: erfolgreiches Wachstum der Hefe Candida albicans auf Sabouraud-Agar in Gegenwart von Liqcreate Bio-Med Clear, biokompatible 3D-gedruckte Harzteile.
Getestete Bakterien und Hefen auf Liqcreate Bio-Med Clear
Zur Untersuchung der Adhäsionskapazität können zahlreiche Bakterienarten herangezogen werden. Der wichtigste Faktor bei der Bewertung dieser Eigenschaft sind die Oberflächeneigenschaften des Bakteriums, insbesondere die Zusammensetzung der Zellwand und der damit verbundenen Oberflächenproteine. Für dieses Experiment wurden drei Mikroorganismen ausgewählt, die jeweils unterschiedliche Merkmale hinsichtlich Gram-Färbung sowie Oxidase-, Katalase- und Koagulase-Reaktionen aufwiesen. Diese Tests wurden ausgewählt, weil sie grundlegende und weit verbreitete Methoden zur Unterscheidung mikrobieller Arten darstellen. So wurde eine wohldefinierte Auswahl von drei taxonomisch unterschiedlichen Mikroorganismen getroffen.
Darüber hinaus wurden diese spezifischen Mikroorganismen aufgrund ihrer bekannten Präsenz in der menschlichen Mundflora ausgewählt. Diese Relevanz für die Mundflora unterstützt die potenzielle zukünftige Verwendung von Liqcreate Materialien für zahnmedizinische Anwendungen.
Staphylococcus aureus
Staphylococcus aureus ist ein grampositiver Kokkus, der typischerweise in Gruppen auftritt. Er gehört zur Kommensalflora von etwa 30 % der Bevölkerung und besiedelt Schleimhäute, Rachen und Haut. S. aureus weist aufgrund seiner hydrophoben Zelloberfläche starke Adhäsionseigenschaften auf, die die Haftung an synthetischen Materialien wie Kunststoffen erleichtern. Darüber hinaus produziert S. aureus einen Biofilm aus extrazellulären Polysaccharidmatrizen. Unter ungünstigen Umweltbedingungen kann er Toxine absondern, die insbesondere bei Personen mit geschwächtem Immunsystem zu Infektionen führen können.
Bild: Gram-Färbung von Staphylococcus aureus.
Bild: Gram-Färbung von Pseudomonas aeruginosa.
Pseudomonas aeruginosa
Pseudomonas aeruginosa ist ein gramnegatives, stäbchenförmiges Bakterium. Es ist streng aerob und nicht fermentierend, d. h. es verstoffwechselt keine Glukose. Es kann in nährstoffarmen Umgebungen überleben und unter unhygienischen Bedingungen überleben, sofern ausreichend Feuchtigkeit vorhanden ist. Wie S. aureus bildet P. aeruginosa einen Biofilm und besitzt eine hydrophobe Zelloberfläche, die seine Fähigkeit zur Haftung an Kunststoffen verbessert. Darüber hinaus nutzt es Pili Typ IV, um die Oberflächenhaftung zu erleichtern. P. aeruginosa kann außerdem Toxine produzieren, was bei immungeschwächten Personen ein Infektionsrisiko darstellt.
Candida albicans
Candida albicans ist ein grampositiver diploider Pilz mit der einzigartigen Fähigkeit, phänotypisch zwischen einzelliger Hefeform und mehrzelliger Hyphenform zu wechseln. Dieser Übergang kann spontan und wiederholt erfolgen. Jede morphologische Form weist unterschiedliche Affinitäten zu Wirtsgeweben und unterschiedliche Muster der Antigenexpression auf. In seiner Hefeform geht C. albicans hydrophobe Interaktionen mit hydrophoben Oberflächen ein und zeigt eine relativ schwache Biofilmbildung. Im Gegensatz dazu ist die Hyphenform mit einer stärkeren Biofilmentwicklung und einer erhöhten Expression von Genen verbunden, die Adhäsionsproteine regulieren. C. albicans kann unter Stressbedingungen auch Toxine absondern und Sporen bilden, wodurch er bei immungeschwächten Wirten opportunistische Infektionen auslösen kann.
Bild: Gram-Färbung von Candida albicans.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass alle getesteten Mikroorganismen auf den 3D-gedruckten Bio-Med Clear Harzmaterial über einen Zeitraum von drei Wochen, was seine potenzielle Anwendung in der biomedizinischen und oralen Anwendung unterstützt, bei der mikrobielle Interaktion ein relevanter Faktor ist.
Forscher der University of Applied Science, Eindhoven, Niederlande
Lebensfähigkeit und Adhäsionskapazität von Zellen auf 3D-gedruckten Bio-Med Clear Harz
Die Studie begann mit der Bewertung der Lebensfähigkeit und Adhäsionsfähigkeit von Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa und Candida albicans über einen Zeitraum von fünf Tagen. Diese Mikroorganismen wurden in 8 ml BHI neben einem 3D-gedruckten Polymer ohne Zugabe von frischem Wachstumsmedium inkubiert. Ziel dieses Vorschritts war es, festzustellen, ob die Organismen unter nährstoffarmen Bedingungen lebensfähig blieben und erfolgreich am 3D-gedruckten Material haften konnten. Nach erfolgreicher Validierung dieses Ansatzes wurde ein modifiziertes Protokoll implementiert.
In der zweiten Phase wurden die Mikroorganismen fünf Tage lang in einem reduzierten Volumen von 1.5 ml BHI inkubiert, wiederum in Gegenwart des 3D-gedruckten Harzes. Diese Methode diente einem doppelten Zweck: Sie untersuchte das mikrobielle Überleben in einer eingeschränkteren Umgebung und testete eine alternative Technik zum Ablösen anhaftender Organismen von der Polymeroberfläche. Nach Bestätigung der Wirksamkeit dieser Methode wurde ein Langzeit-Versuchsdesign angewendet.
Für den Langzeittest wurden die Mikroorganismen drei Wochen lang in 1.5 ml BHI mit dem 3D-gedruckten Polymer kultiviert. Um den Einfluss der Nährstoffverfügbarkeit zu bewerten, wurden parallele Probensätze angelegt – einer mit und einer ohne regelmäßiges Nachfüllen des Wachstumsmediums. Diese Unterscheidung ermöglichte die Beobachtung des mikrobiellen Überlebens und der Adhäsion sowohl unter anhaltenden als auch unter nährstoffarmen Bedingungen.
Die Ergebnisse zeigten, dass alle getesteten Mikroorganismen auch nach drei Wochen noch an dem 3D-gedruckten Polymer haften konnten. In den nicht nachgefüllten Proben zeigte P. aeruginosa in der zweiten Woche eine starke Adhäsion, gefolgt von einem leichten Rückgang in der dritten Woche. S. aureus zeigte über den dreiwöchigen Zeitraum eine relativ stabile Adhäsion, die mit der Bakterienkonzentration im umgebenden Medium korrelierte. C. albicans zeigte im gleichen Zeitraum eine progressive Zunahme der Adhäsionsfähigkeit.
Unter dem mit Medium angereicherten Zustand zeigte P. aeruginosa in der zweiten Woche erneut eine maximale Adhäsion, gefolgt von einem Rückgang in der dritten Woche. S. aureus zeigte eine verringerte Adhäsion, wahrscheinlich aufgrund von Verunreinigungen, die sein Wachstum und seine Oberflächenhaftung negativ beeinflussten. C. albicans zeigte im Laufe der Zeit weiterhin eine zunehmende Adhäsion, obwohl der Anstieg weniger ausgeprägt war als unter dem nicht angereicherten Zustand.
Fazit
Ziel dieser Studie war es zu untersuchen, ob die Mikroorganismen Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa und Candida albicans ihre Haftfähigkeit auf dem 3D-gedruckten Polymerharz beibehielten Bio-Med Clear und ob sie über einen Zeitraum von drei Wochen ohne die Zugabe von frischen Nährstoffen überleben konnten. Die Ergebnisse zeigten, dass alle drei Mikroorganismen in der Lage waren, an den Bio-Med Clear 3D-gedrucktes Harz über einen längeren Zeitraum und könnte ohne Nährstoffnachschub überleben.
Pseudomonas aeruginosa zeigte in der zweiten Woche eine erhöhte Adhäsion, gefolgt von einem Rückgang in der dritten Woche. Staphylococcus aureus behielt ein relativ stabiles Adhäsionsniveau bei, obwohl in den mit Nährstoffen angereicherten Proben unerwartet ein Rückgang beobachtet wurde. Candida albicans zeigte über den Zeitraum von drei Wochen eine kontinuierliche Zunahme der Adhäsionsfähigkeit, möglicherweise beeinflusst durch Umweltstress infolge von Nährstoffmangel. Unter den getesteten Organismen zeigte P. aeruginosa die höchste Gesamtadhäsion an den Bio-Med Clear Polymer.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass alle getesteten Mikroorganismen auf den 3D-gedruckten Bio-Med Clear Harzmaterial über einen Zeitraum von drei Wochen, was seine potenzielle Anwendung in biomedizinischen und zahnmedizinischen Umgebungen unterstützt, in denen mikrobielle Interaktion ein relevanter Faktor ist.
Liqcreate Bio-Med Clear
Liqcreate Bio-Med Clear ist ein starres, klares, biokompatibles Photopolymerharz und kann auf den meisten harzbasierten 3D-Druckern verarbeitet werden. 3D-gedruckte Teile aus diesem Material weisen biokompatible Eigenschaften auf, wenn sie gemäß den Verarbeitungsanweisungen nachbearbeitet werden1. Nach dem Waschen und Nachhärten gemäß Anleitung entstehen gedruckte Teile Liqcreate Bio-Med Clear Bestehen Sie die Biokompatibilitätstests von:
| ○ Zytotoxizität | ISO-10993 5: 2009 |
| ○ Sensibilisierung | ISO-10993 10: 2021 |
| ○ Reizung | ISO-10993 23: 2021 |
Gedruckte Teile von Bio-Med Clear können mit handelsüblichen Desinfektionsmitteln desinfiziert und durch Dampfsterilisation im Autoklaven sterilisiert werden.
Ihre Vorteile: |
3D-Drucker-Kompatibilität |
| · Biokompatibel | · Asiga Serie |
| · Dampfsterilisation möglich | · Phrozen Serie |
| · Hohe Genauigkeit | · Elegoo & Anycubic Serie |
| · Dimensionsstabil | · Und viele mehr |
