Suun ympäristössä havaittujen solujen selviytymisen testaus Liqcreate Bio-Med Clear 3D-tulostushartsi
Liqcreate teki yhteistyötä Fontysin ammattikorkeakoulun kanssa tutkiakseen solujen kiinnittymistä ja solujen selviytymisastetta Bio-Med Clear, 3D-tulostettava fotopolymeerihartsi, jonka on kehittänyt ja valmistanut LiqcreateAiemmat tutkimukset ovat osoitti, että erilaiset bakteerilajit ja ihmisen solulinjat pystyvät tarttumaan tehokkaasti tähän materiaaliin ja solujen selviytymisaste on korkea.
Nykyisen tutkimuksen tavoitteena on arvioida, pystyvätkö mikro-organismit Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa ja Candida albicans tarttumaan ja pysymään elinkelpoisina Bio-Med Clear hartsia jopa kolmen viikon ajan. Nämä tietyt mikro-organismit valittiin niiden yleisen esiintymisen vuoksi ihmisen suussa, minkä vuoksi ne ovat merkityksellisiä materiaalin mahdollisten kliinisten sovellusten arvioinnissa.
Kuva: Candida albicans -hiivan onnistunut kasvatus Sabouraud-agarilla Liqcreate Bio-Med Clear, bioyhteensopivia 3D-tulostettuja hartsiosia.
Testattu bakteereja ja hiivaa Liqcreate Bio-Med Clear
Tarttumiskyvyn tutkimiseen voidaan käyttää laajaa valikoimaa bakteerilajeja. Kriittisin tekijä tämän ominaisuuden arvioinnissa on bakteerin pintaominaisuudet, erityisesti soluseinän koostumus ja siihen liittyvät pintaproteiinit. Tätä koetta varten valittiin kolme mikro-organismia, joilla kullakin oli omat erityispiirteensä Gram-värjäyksen, oksidaasin, katalaasin ja koagulaasireaktioiden suhteen. Nämä testit valittiin, koska ne edustavat perustavanlaatuisia ja laajalti käytettyjä menetelmiä mikrobilajien erottamiseksi toisistaan. Sellaisenaan muodostettiin tarkkaan määritelty valikoima kolmea taksonomisesti monimuotoista mikro-organismia.
Lisäksi nämä spesifiset mikro-organismit valittiin, koska niitä tiedetään esiintyvän ihmisen suun mikrobistossa. Tämä merkitys suun ympäristölle tukee mahdollista tulevaa käyttöä Liqcreate hammaslääketieteellisiin sovelluksiin tarkoitetut materiaalit.
Staphylococcus aureus
Staphylococcus aureus on grampositiivinen kokki, jota esiintyy tyypillisesti klustereissa. Se on osa kommensaaliflooraa noin 30 %:lla väestöstä ja sitä esiintyy limakalvoilla, kurkussa ja iholla. S. aureuksella on voimakkaat tarttumisominaisuudet, jotka johtuvat sen hydrofobisesta solupinnasta, mikä helpottaa tarttumista synteettisiin materiaaleihin, kuten muoveihin. Lisäksi S. aureus tuottaa biofilmin, joka koostuu solunulkoisista polysakkaridi-matriiseista. Epäsuotuisissa ympäristöolosuhteissa se voi erittää toksiineja, jotka voivat johtaa infektioihin, erityisesti henkilöillä, joilla on heikentynyt immuunijärjestelmä.
Kuva: Staphylococcus aureuksen gramvärjäys.
Kuva: Pseudomonas aeruginosan Gram-värjäys.
Pseudomonas aeruginosa
Pseudomonas aeruginosa on gramnegatiivinen sauvamuotoinen bakteeri, joka on täysin aerobinen ja luokiteltu ei-fermentoivaksi, eli se ei metaboloi glukoosia. Se pystyy selviytymään ravinneköyhissä ympäristöissä ja epähygieenisissä olosuhteissa, jos kosteutta on riittävästi. Kuten S. aureus, P. aeruginosa tuottaa biofilmin ja sillä on hydrofobinen solupinta, mikä parantaa sen kykyä tarttua muovimateriaaleihin. Lisäksi se käyttää tyypin IV piluksia helpottaakseen pintaan kiinnittymistä. P. aeruginosa voi myös tuottaa toksiineja, mikä aiheuttaa infektioriskin immuunipuutteisilla henkilöillä.
Candida albicans
Candida albicans on grampositiivinen diploidinen sieni, jolla on ainutlaatuinen kyky vaihtaa fenotyyppiä yksisoluisten hiiva- ja monisoluisten sienirihmastojen välillä. Tämä siirtymä voi tapahtua spontaanisti ja toistuvasti. Jokaisella morfologisella muodolla on erilaiset affiniteetit isäntäkudoksiin ja erilliset antigeenien ilmentymismallit. Hiivamuodossaan C. albicans on hydrofobisissa vuorovaikutuksissa hydrofobisten pintojen kanssa ja sen biofilmin muodostuminen on suhteellisen heikkoa. Sitä vastoin sienirihmastoon liittyy voimakkaampi biofilmin kehitys ja adheesioproteiineja säätelevien geenien lisääntynyt ilmentyminen. C. albicans voi myös erittää toksiineja ja muodostaa itiöitä stressaavissa olosuhteissa, mikä mahdollistaa opportunististen infektioiden aiheuttamisen immuunipuutteisilla isännillä.
Kuva: Candida albicansin Gram-värjäys.
Yhteenvetona voidaan todeta, että kaikki testatut mikro-organismit pystyivät selviytymään 3D-tulostetulla pinnalla. Bio-Med Clear hartsimateriaalia kolmen viikon ajan, mikä tukee sen mahdollista käyttöä biolääketieteellisessä ja suun kautta otettavassa käytössä, joissa mikrobien vuorovaikutus on merkityksellinen tekijä.
Tutkijat Eindhovenin ammattikorkeakoulusta Alankomaista
Solujen elinkyky ja tarttumiskyky 3D-tulostetuissa Bio-Med Clear hartsi
Tutkimus aloitettiin arvioimalla Staphylococcus aureuksen, Pseudomonas aeruginosan ja Candida albicansin elinkykyä ja tarttumiskykyä viiden päivän ajan. Näitä mikro-organismeja inkuboitiin 8 ml:ssa BHI:tä 3D-tulostetun polymeerin rinnalla ilman tuoreen kasvualustan lisäämistä. Tämän alustavan vaiheen tarkoituksena oli selvittää, pystyivätkö organismit pysymään elinkykyisinä ravinnerajoitetuissa olosuhteissa ja pystyivätkö ne tarttumaan onnistuneesti 3D-tulostettuun materiaaliin. Lähestymistavan onnistuneen validoinnin jälkeen otettiin käyttöön muokattu protokolla.
Toisessa vaiheessa mikro-organismeja inkuboitiin pienennetyssä 1.5 ml:n BHI-liuoksessa, jälleen 3D-tulostetun hartsin läsnä ollessa, viiden päivän ajan. Tällä menetelmällä oli kaksi tarkoitusta: arvioida mikrobien selviytymistä rajoitetummassa ympäristössä ja testata vaihtoehtoista tekniikkaa tarttuneiden organismien irrottamiseksi polymeeripinnalta. Kun menetelmän tehokkuus oli vahvistettu, käytettiin pitkäaikaista kokeellista suunnittelua.
Pitkäaikaiskokeessa mikro-organismeja viljeltiin kolmen viikon ajan 1.5 ml:ssa BHI:tä 3D-tulostetun polymeerin kanssa. Ravinteiden saatavuuden vaikutuksen arvioimiseksi ylläpidettiin rinnakkaisia näytesarjoja – yksi, johon lisättiin kasvualustaa säännöllisesti, ja toinen ilman sitä. Tämä erottelu mahdollisti mikrobien selviytymisen ja kiinnittymisen tarkkailun sekä jatkuvissa että ravinneköyhissä olosuhteissa.
Tulokset osoittivat, että kaikki testatut mikro-organismit säilyttivät kyvyn tarttua 3D-tulostettuun polymeeriin kolmen viikon kuluttua. Täydentämättömissä näytteissä P. aeruginosa osoitti vahvaa tarttumista toisella viikolla, jota seurasi lievä lasku kolmannella viikolla. S. aureus osoitti suhteellisen vakaata tarttumista kolmen viikon jakson ajan, mikä korreloi ympäröivän väliaineen bakteeripitoisuuden kanssa. C. albicans osoitti asteittaista tarttumiskyvyn kasvua saman ajan kuluessa.
Keskitasoisesti täydennetyssä olomuodossa P. aeruginosa osoitti jälleen huippunsa kiinnittymisessä viikolla 2, jota seurasi lasku viikolla 3. S. aureus osoitti heikentynyttä kiinnittymistä, todennäköisesti johtuen kontaminaatiosta, joka vaikutti negatiivisesti sen kasvuun ja pintakiinnittymiseen. C. albicans osoitti edelleen lisääntyvää kiinnittymistä ajan myötä, vaikkakin kasvu oli vähäisempää kuin täydentämättömässä olomuodossa.
Yhteenveto
Tämän tutkimuksen tavoitteena oli selvittää, säilyttivätkö mikro-organismit Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa ja Candida albicans tarttumiskykynsä 3D-tulostettuun polymeerihartsiin. Bio-Med Clear ja selviäisivätkö ne kolmen viikon ajan ilman tuoreiden ravinteiden lisäämistä. Tulokset osoittivat, että kaikki kolme mikro-organismia kykenivät tarttumaan Bio-Med Clear 3D-tulostettua hartsia pitkän ajan kuluessa ja se voi selviytyä ilman ravinteiden täydennystä.
Pseudomonas aeruginosa osoitti lisääntynyttä tarttumista toisen viikon aikana, jota seurasi lasku kolmannella viikolla. Staphylococcus aureus säilytti suhteellisen vakaan tarttumistason, vaikka ravintolisillä täydennetyissä näytteissä havaittiin odottamatonta laskua. Candida albicans osoitti jatkuvaa tarttumiskyvyn kasvua kolmen viikon aikana, mihin mahdollisesti vaikutti ravinnerajoituksesta johtuva ympäristöstressi. Testatuista organismeista P. aeruginosa osoitti korkeinta kokonaistartuntaa Bio-Med Clear polymeeri.
Yhteenvetona voidaan todeta, että kaikki testatut mikro-organismit pystyivät selviytymään 3D-tulostetulla pinnalla. Bio-Med Clear hartsimateriaalia kolmen viikon ajan, mikä tukee sen mahdollista käyttöä biolääketieteellisissä ja hammaslääketieteellisissä ympäristöissä, joissa mikrobien vuorovaikutus on merkittävä tekijä.
Liqcreate Bio-Med Clear
Liqcreate Bio-Med Clear on jäykkä, kirkas, bioyhteensopiva fotopolymeerihartsi, jota voidaan työstää useimmilla hartsipohjaisilla 3D-tulostimilla. Tästä materiaalista 3D-tulostetut osat ovat bioyhteensopivia, kun ne jälkikäsitellään käsittelyohjeiden mukaisesti.1Ohjeiden mukaisen pesun ja jälkikovettamisen jälkeen tulostetut osat Liqcreate Bio-Med Clear läpäisevät seuraavat bioyhteensopivuustestit:
| ○ Sytotoksisuus | ISO 10993-5: 2009 |
| ○ Herkistyminen | ISO 10993-10: 2021 |
| ○ Ärsytys | ISO 10993-23: 2021 |
Painetut osat Bio-Med Clear voidaan desinfioida yleisesti käytetyillä desinfiointiaineilla ja steriloida höyrysteriloimalla autoklaavissa.
Avainedut |
3D-tulostimien yhteensopivuus |
| · Bioyhteensopiva | · Asiga sarja |
| · Höyrysterilointi mahdollista | · Phrozen sarja |
| · Korkea tarkkuus | · Elegoo & Anycubic sarja |
| · Mittapysyvä | · Ja paljon muuta |
