Έλεγχος επιβίωσης κυττάρων που βρίσκονται στο στοματικό περιβάλλον Liqcreate Bio-Med Clear Ρητίνη τρισδιάστατης εκτύπωσης
Liqcreate συνεργάστηκε με το Πανεπιστήμιο Εφαρμοσμένων Επιστημών Fontys για να διερευνήσει την κυτταρική προσκόλληση και το ποσοστό κυτταρικής επιβίωσης σε Bio-Med Clear, μια τρισδιάστατα εκτυπώσιμη φωτοπολυμερική ρητίνη που αναπτύχθηκε και κατασκευάστηκε από LiqcreateΠροηγούμενες μελέτες έχουν απέδειξε ότι διάφορα βακτηριακά είδη και ανθρώπινες κυτταρικές σειρές είναι ικανά να προσκολλώνται αποτελεσματικά σε αυτό το υλικό με υψηλό ποσοστό επιβίωσης κυττάρων.
Η παρούσα μελέτη στοχεύει να αξιολογήσει κατά πόσον οι μικροοργανισμοί Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa και Candida albicans μπορούν να συνεχίσουν να προσκολλώνται και να παραμένουν βιώσιμοι στο Bio-Med Clear ρητίνη για παρατεταμένη περίοδο έως και τριών εβδομάδων. Αυτοί οι συγκεκριμένοι μικροοργανισμοί επιλέχθηκαν λόγω της συχνής παρουσίας τους στο ανθρώπινο στοματικό περιβάλλον, γεγονός που τους καθιστά σχετικούς για την αξιολόγηση των πιθανών κλινικών εφαρμογών του υλικού.
Εικόνα: επιτυχής ανάπτυξη ζύμης Candida albicans σε άγαρ Sabouraud παρουσία Liqcreate Bio-Med Clear, βιοσυμβατά τρισδιάστατα εκτυπωμένα μέρη ρητίνης.
Δοκιμασμένα βακτήρια και ζύμες σε Liqcreate Bio-Med Clear
Μια μεγάλη ποικιλία βακτηριακών ειδών μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μελέτη της ικανότητας προσκόλλησης. Ο πιο κρίσιμος παράγοντας στην αξιολόγηση αυτής της ιδιότητας είναι τα επιφανειακά χαρακτηριστικά του βακτηρίου, ιδιαίτερα η σύνθεση του κυτταρικού τοιχώματος και οι σχετικές επιφανειακές πρωτεΐνες. Για αυτό το πείραμα, επιλέχθηκαν τρεις μικροοργανισμοί, καθένας από τους οποίους παρουσίαζε διαφορετικά χαρακτηριστικά όσον αφορά τη χρώση Gram, τις αντιδράσεις οξειδάσης, καταλάσης και κοαγκουλάσης. Αυτές οι δοκιμές επιλέχθηκαν επειδή αντιπροσωπεύουν θεμελιώδεις και ευρέως χρησιμοποιούμενες μεθόδους για τη διαφοροποίηση μεταξύ μικροβιακών ειδών. Ως εκ τούτου, δημιουργήθηκε μια σαφώς καθορισμένη επιλογή τριών ταξινομικά διαφορετικών μικροοργανισμών.
Επιπλέον, αυτοί οι συγκεκριμένοι μικροοργανισμοί επιλέχθηκαν λόγω της γνωστής παρουσίας τους στο ανθρώπινο στοματικό μικροβίωμα. Αυτή η σχέση με το στοματικό περιβάλλον υποστηρίζει την πιθανή μελλοντική χρήση του Liqcreate υλικά για οδοντιατρικές εφαρμογές.
Η ασθένεια του σταφυλοκοκου
Ο Staphylococcus aureus είναι ένας Gram-θετικός κόκκος που συνήθως εμφανίζεται σε συστάδες. Αποτελεί μέρος της συμβιωτικής χλωρίδας σε περίπου 30% του πληθυσμού, και βρίσκεται στις βλεννογονικές επιφάνειες, στον λαιμό και στο δέρμα. Ο S. aureus εμφανίζει ισχυρές προσκολλητικές ιδιότητες, που αποδίδονται στην υδρόφοβη κυτταρική του επιφάνεια, η οποία διευκολύνει την προσκόλληση σε συνθετικά υλικά όπως τα πλαστικά. Επιπλέον, ο S. aureus παράγει ένα βιοφίλμ που αποτελείται από εξωκυτταρικές μήτρες πολυσακχαριτών. Υπό δυσμενείς περιβαλλοντικές συνθήκες, μπορεί να εκκρίνει τοξίνες που μπορεί να οδηγήσουν σε λοιμώξεις, ιδιαίτερα σε άτομα με εξασθενημένο ανοσοποιητικό σύστημα.
Εικόνα: Χρώση Gram του σταφυλόκοκκου aureus.
Εικόνα: Χρώση Gram του Pseudomonas aeruginosa.
Pseudomonas aeruginosa
Η Pseudomonas aeruginosa είναι ένα Gram-αρνητικό ραβδόμορφο βακτήριο που είναι αυστηρά αερόβιο και ταξινομείται ως μη ζυμωτικό, που σημαίνει ότι δεν μεταβολίζει τη γλυκόζη. Είναι ικανό να επιβιώνει σε περιβάλλοντα φτωχά σε θρεπτικά συστατικά και μπορεί να επιβιώσει σε ανθυγιεινές συνθήκες, υπό την προϋπόθεση ότι υπάρχει επαρκής υγρασία. Όπως και ο S. aureus, το P. aeruginosa παράγει ένα βιοφίλμ και διαθέτει υδρόφοβη κυτταρική επιφάνεια, η οποία ενισχύει την ικανότητά του να προσκολλάται σε πλαστικά υλικά. Επιπλέον, χρησιμοποιεί τριχοειδή βλέννα τύπου IV για να διευκολύνει την προσκόλληση στην επιφάνεια. Το P. aeruginosa μπορεί επίσης να παράγει τοξίνες, θέτοντας σε κίνδυνο μόλυνσης σε ανοσοκατεσταλμένα άτομα.
Candida albicans
Η Candida albicans είναι ένας Gram-θετικός διπλοειδής μύκητας με μοναδική ικανότητα να υφίσταται φαινοτυπική εναλλαγή μεταξύ μονοκύτταρων και πολυκύτταρων υφικών μορφών. Αυτή η μετάβαση μπορεί να συμβεί αυθόρμητα και επανειλημμένα. Κάθε μορφολογική μορφή παρουσιάζει διαφορετική συγγένεια για τους ιστούς του ξενιστή και διακριτά πρότυπα έκφρασης αντιγόνου. Στη μορφή ζύμης, το C. albicans εμπλέκεται σε υδρόφοβες αλληλεπιδράσεις με υδρόφοβες επιφάνειες και εμφανίζει σχετικά αδύναμο σχηματισμό βιοφίλμ. Αντίθετα, η υφική μορφή σχετίζεται με ισχυρότερη ανάπτυξη βιοφίλμ και αυξημένη έκφραση γονιδίων που ρυθμίζουν τις πρωτεΐνες προσκόλλησης. Το C. albicans μπορεί επίσης να εκκρίνει τοξίνες και να σχηματίζει σπόρια υπό στρες, επιτρέποντάς του να προκαλεί ευκαιριακές λοιμώξεις σε ανοσοκατεσταλμένους ξενιστές.
Εικόνα: Χρώση Gram του candida albicans.
Συμπερασματικά, όλοι οι μικροοργανισμοί που εξετάστηκαν ήταν σε θέση να επιβιώσουν στο τρισδιάστατα εκτυπωμένο υλικό. Bio-Med Clear ρητινώδες υλικό για μια περίοδο τριών εβδομάδων, υποστηρίζοντας την πιθανή εφαρμογή του στη βιοϊατρική και στοματική χρήση όπου η μικροβιακή αλληλεπίδραση είναι ένας σημαντικός παράγοντας.
Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο Εφαρμοσμένων Επιστημών, Αϊντχόφεν, Ολλανδία
βιωσιμότητα και ικανότητα προσκόλλησης κυττάρων σε τρισδιάστατα εκτυπωμένα Bio-Med Clear ρητίνη
Η μελέτη ξεκίνησε αξιολογώντας τη βιωσιμότητα και την ικανότητα προσκόλλησης των Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa και Candida albicans για μια περίοδο πέντε ημερών. Αυτοί οι μικροοργανισμοί επωάστηκαν σε 8 mL BHI παράλληλα με ένα τρισδιάστατα εκτυπωμένο πολυμερές, χωρίς την προσθήκη φρέσκου μέσου ανάπτυξης. Αυτό το προκαταρκτικό βήμα στόχευε στον προσδιορισμό του κατά πόσον οι οργανισμοί μπορούσαν να παραμείνουν βιώσιμοι υπό συνθήκες περιορισμένων θρεπτικών συστατικών και κατά πόσον μπορούσαν να προσκολληθούν με επιτυχία στο τρισδιάστατα εκτυπωμένο υλικό. Μετά την επιτυχή επικύρωση αυτής της προσέγγισης, εφαρμόστηκε ένα τροποποιημένο πρωτόκολλο.
Στη δεύτερη φάση, οι μικροοργανισμοί επωάστηκαν σε μειωμένο όγκο 1.5 mL BHI, και πάλι παρουσία της τρισδιάστατα εκτυπωμένης ρητίνης, για πέντε ημέρες. Αυτή η μέθοδος εξυπηρετούσε έναν διπλό σκοπό: την αξιολόγηση της μικροβιακής επιβίωσης σε ένα πιο περιορισμένο περιβάλλον και τη δοκιμή μιας εναλλακτικής τεχνικής για την αποκόλληση των προσκολλημένων οργανισμών από την επιφάνεια του πολυμερούς. Μετά την επιβεβαίωση της αποτελεσματικότητας αυτής της μεθόδου, χρησιμοποιήθηκε ένας μακροπρόθεσμος πειραματικός σχεδιασμός.
Για τη μακροπρόθεσμη δοκιμή, οι μικροοργανισμοί καλλιεργήθηκαν για διάστημα τριών εβδομάδων σε 1.5 mL BHI με το τρισδιάστατα εκτυπωμένο πολυμερές. Για την αξιολόγηση της επίδρασης της διαθεσιμότητας θρεπτικών συστατικών, διατηρήθηκαν παράλληλα σύνολα δειγμάτων - ένα με περιοδική αναπλήρωση του μέσου ανάπτυξης και ένα χωρίς. Αυτή η διάκριση επέτρεψε την παρατήρηση της μικροβιακής επιβίωσης και προσκόλλησης τόσο υπό παρατεταμένες όσο και υπό συνθήκες έλλειψης θρεπτικών συστατικών.
Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι όλοι οι μικροοργανισμοί που εξετάστηκαν διατήρησαν την ικανότητα προσκόλλησης στο τρισδιάστατα εκτυπωμένο πολυμερές μετά από τρεις εβδομάδες. Στα μη αναπληρωμένα δείγματα, το P. aeruginosa εμφάνισε ισχυρή προσκόλληση τη δεύτερη εβδομάδα, ακολουθούμενη από μια μικρή μείωση την τρίτη εβδομάδα. Το S. aureus εμφάνισε σχετικά σταθερή προσκόλληση καθ' όλη τη διάρκεια των τριών εβδομάδων, σε συσχέτιση με τη συγκέντρωση βακτηρίων στο περιβάλλον μέσο. Το C. albicans εμφάνισε μια προοδευτική αύξηση στην ικανότητα προσκόλλησης κατά την ίδια διάρκεια.
Στην κατάσταση μέτριας αναπλήρωσης, το P. aeruginosa εμφάνισε και πάλι μέγιστη προσκόλληση τη δεύτερη εβδομάδα, ακολουθούμενη από μείωση την τρίτη εβδομάδα. Το S. aureus εμφάνισε μειωμένη προσκόλληση, πιθανώς λόγω μόλυνσης που επηρέασε αρνητικά την ανάπτυξη και την προσκόλλησή του στην επιφάνεια. Το C. albicans συνέχισε να εμφανίζει αυξανόμενη προσκόλληση με την πάροδο του χρόνου, αν και η αύξηση ήταν λιγότερο έντονη από ό,τι στην κατάσταση χωρίς αναπλήρωση.
Συμπέρασμα
Στόχος της παρούσας μελέτης ήταν να διερευνηθεί εάν οι μικροοργανισμοί Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa και Candida albicans διατήρησαν την ικανότητα πρόσφυσης τους στην τρισδιάστατα εκτυπωμένη πολυμερική ρητίνη. Bio-Med Clear και αν μπορούσαν να επιβιώσουν για μια περίοδο τριών εβδομάδων χωρίς την προσθήκη φρέσκων θρεπτικών συστατικών. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι και οι τρεις μικροοργανισμοί ήταν ικανοί να προσκολληθούν στο Bio-Med Clear Τρισδιάστατα εκτυπωμένη ρητίνη για μεγάλο χρονικό διάστημα και θα μπορούσε να επιβιώσει χωρίς αναπλήρωση θρεπτικών συστατικών.
Η Pseudomonas aeruginosa παρουσίασε αυξημένη προσκόλληση κατά τη διάρκεια της δεύτερης εβδομάδας, ακολουθούμενη από μείωση την τρίτη εβδομάδα. Ο Staphylococcus aureus διατήρησε ένα σχετικά σταθερό επίπεδο προσκόλλησης, αν και παρατηρήθηκε απροσδόκητα μείωση στα δείγματα που έλαβαν συμπληρώματα θρεπτικών συστατικών. Η Candida albicans παρουσίασε συνεχή αύξηση στην ικανότητα προσκόλλησης κατά τη διάρκεια της περιόδου των τριών εβδομάδων, πιθανώς επηρεασμένη από το περιβαλλοντικό στρες που προκύπτει από τον περιορισμό των θρεπτικών συστατικών. Μεταξύ των οργανισμών που εξετάστηκαν, η P. aeruginosa παρουσίασε την υψηλότερη συνολική προσκόλληση στο Bio-Med Clear πολυμερές.
Συμπερασματικά, όλοι οι μικροοργανισμοί που εξετάστηκαν ήταν σε θέση να επιβιώσουν στο τρισδιάστατα εκτυπωμένο υλικό. Bio-Med Clear ρητινώδες υλικό για μια περίοδο τριών εβδομάδων, υποστηρίζοντας την πιθανή εφαρμογή του σε βιοϊατρικά και οδοντιατρικά περιβάλλοντα όπου η μικροβιακή αλληλεπίδραση είναι ένας σημαντικός παράγοντας.
Liqcreate Bio-Med Clear
Liqcreate Bio-Med Clear είναι μια άκαμπτη, διαφανής, βιοσυμβατή φωτοπολυμερική ρητίνη και μπορεί να υποβληθεί σε επεξεργασία στους περισσότερους τρισδιάστατους εκτυπωτές με βάση ρητίνες. Τα τρισδιάστατα εκτυπωμένα μέρη από αυτό το υλικό εμφανίζουν βιοσυμβατές ιδιότητες όταν υποβάλλονται σε μετέπειτα επεξεργασία σύμφωνα με τις οδηγίες επεξεργασίας.1Μετά το πλύσιμο και την μετέπειτα σκλήρυνση σύμφωνα με τις οδηγίες, τα τυπωμένα μέρη από Liqcreate Bio-Med Clear περάσει τις δοκιμές βιοσυμβατότητας των:
| ○ Κυτταροτοξικότητα | ISO 10993-5: 2009 |
| ○ Ευαισθητοποίηση | ISO 10993-10: 2021 |
| ○ Ερεθισμός | ISO 10993-23: 2021 |
Τυπωμένα μέρη από Bio-Med Clear μπορούν να απολυμανθούν με συνήθως χρησιμοποιούμενα απολυμαντικά και να αποστειρωθούν με αποστείρωση με ατμό χρησιμοποιώντας αυτόκλειστο.
Βασικά οφέλη |
Συμβατότητα με τρισδιάστατους εκτυπωτές |
| · Βιοσυμβατό | · Asiga σειρά |
| · Δυνατότητα αποστείρωσης με ατμό | · Phrozen σειρά |
| · Υψηλή ακρίβεια | · Elegoo & Anycubic σειρά |
| · Σταθερό στις διαστάσεις | · Και πολλά άλλα |
