Testing av overlevelse av celler funnet i oralt miljø på Liqcreate Bio-Med Clear 3D-printet harpiks
Liqcreate samarbeidet med Fontys University of Applied Sciences for å undersøke celleadhesjon og celleoverlevelsesrate på Bio-Med Clear, en 3D-printbar fotopolymerharpiks utviklet og produsert av LiqcreateTidligere studier har viste at ulike bakteriearter og humane cellelinjer er i stand til å feste seg effektivt til dette materialet med en høy celleoverlevelsesrate.
Den nåværende studien tar sikte på å evaluere om mikroorganismene Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa og Candida albicans kan fortsette å feste seg til og forbli levedyktige på Bio-Med Clear harpiks over en lengre periode på opptil tre uker. Disse spesifikke mikroorganismene ble valgt ut på grunn av deres hyppige tilstedeværelse i det menneskelige orale miljøet, noe som gjør dem relevante for å vurdere potensielle kliniske anvendelser av materialet.
Bilde: vellykket vekst av Candida albicans-gjær på Sabouraud-agar i nærvær av Liqcreate Bio-Med Clear, biokompatible 3D-printede harpiksdeler.
Testet bakterier og gjær på Liqcreate Bio-Med Clear
Et bredt utvalg av bakteriearter kan brukes til å studere adhesjonskapasitet. Den viktigste faktoren for å evaluere denne egenskapen er bakteriens overflateegenskaper, spesielt sammensetningen av celleveggen og de tilhørende overflateproteinene. For dette eksperimentet ble tre mikroorganismer valgt, som hver viste forskjellige egenskaper når det gjelder gramfarging, oksidase, katalase og koagulase-reaksjoner. Disse testene ble valgt fordi de representerer grunnleggende og mye brukte metoder for å differensiere mellom mikrobielle arter. Som sådan ble det etablert et veldefinert utvalg av tre taksonomisk forskjellige mikroorganismer.
I tillegg ble disse spesifikke mikroorganismene valgt ut på grunn av deres kjente tilstedeværelse i den menneskelige orale mikrobiotaen. Denne relevansen for det orale miljøet støtter potensiell fremtidig bruk av Liqcreate materialer for tannhelseapplikasjoner.
Staphylococcus aureus
Staphylococcus aureus er en grampositiv kokkbakterie som vanligvis forekommer i klynger. Den er en del av kommensalfloraen hos omtrent 30 % av befolkningen, og befinner seg på slimhinneoverflater, halsen og huden. S. aureus viser sterke klebende egenskaper, som tilskrives dens hydrofobe celleoverflate, noe som letter adhesjon til syntetiske materialer som plast. Videre produserer S. aureus en biofilm bestående av ekstracellulære polysakkaridmatriser. Under ugunstige miljøforhold kan den skille ut giftstoffer som kan føre til infeksjoner, spesielt hos personer med svekket immunforsvar.
Bilde: Gramfarging av Staphylococcus aureus.
Bilde: Gramfarging av Pseudomonas aeruginosa.
Pseudomonas aeruginosa
Pseudomonas aeruginosa er en gramnegativ stavformet bakterie som er strengt aerob og klassifisert som en ikke-fermenter, noe som betyr at den ikke metaboliserer glukose. Den er i stand til å overleve i næringsfattige miljøer og kan overleve under uhygieniske forhold, forutsatt at det er tilstrekkelig fuktighet. I likhet med S. aureus produserer P. aeruginosa en biofilm og har en hydrofob celleoverflate, noe som forbedrer dens evne til å feste seg til plastmaterialer. I tillegg bruker den type IV-pili for å legge til rette for overflatefeste. P. aeruginosa kan også produsere toksiner, noe som utgjør en infeksjonsrisiko hos immunkompromitterte individer.
Candida albicans
Candida albicans er en grampositiv diploid sopp med en unik evne til å gjennomgå fenotypisk veksling mellom encellet gjær og flercellet hyfeform. Denne overgangen kan skje spontant og gjentatte ganger. Hver morfologiske form viser ulik affinitet for vertsvev og distinkte mønstre av antigenuttrykk. I sin gjærform engasjerer C. albicans seg i hydrofobe interaksjoner med hydrofobe overflater og viser relativt svak biofilmdannelse. I motsetning til dette er hyfeformen assosiert med sterkere biofilmutvikling og økt uttrykk av gener som regulerer adhesjonsproteiner. C. albicans kan også skille ut giftstoffer og danne sporer under stressende forhold, noe som gjør at den kan forårsake opportunistiske infeksjoner hos immunkompromitterte verter.
Bilde: Gramfarging av candida albicans.
Avslutningsvis klarte alle testede mikroorganismer å overleve på den 3D-printede Bio-Med Clear harpiksmateriale over en tre ukers periode, noe som støtter dets potensielle anvendelse i biomedisinsk og oral bruk der mikrobiell interaksjon er en relevant faktor.
Forskere fra University of Applied Science, Eindhoven, Nederland
levedyktighet og adhesjonskapasitet til celler på 3D-printede Bio-Med Clear harpiks
Studien startet med å vurdere levedyktigheten og adhesjonskapasiteten til Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa og Candida albicans over en periode på fem dager. Disse mikroorganismene ble inkubert i 8 ml BHI sammen med en 3D-printet polymer, uten tilsetning av nytt vekstmedium. Dette innledende trinnet hadde som mål å avgjøre om organismene kunne forbli levedyktige under næringsbegrensede forhold og om de kunne feste seg til det 3D-printede materialet. Etter vellykket validering av denne tilnærmingen ble en modifisert protokoll implementert.
I den andre fasen ble mikroorganismene inkubert i et redusert volum på 1.5 ml BHI, igjen i nærvær av den 3D-printede harpiksen, i fem dager. Denne metoden tjente et dobbelt formål: å vurdere mikrobiell overlevelse i et mer begrenset miljø og å teste en alternativ teknikk for å løsne vedheftede organismer fra polymeroverflaten. Etter bekreftelse av denne metodens effektivitet ble et langsiktig eksperimentelt design benyttet.
For den langsiktige testen ble mikroorganismene dyrket i tre uker i 1.5 ml BHI med den 3D-printede polymeren. For å evaluere effekten av næringstilgjengelighet ble parallelle prøvesett opprettholdt – ett med periodisk påfylling av vekstmediet og ett uten. Dette skillet tillot observasjon av mikrobiell overlevelse og adhesjon under både vedvarende og næringsfattige forhold.
Resultatene viste at alle testede mikroorganismer beholdt evnen til å feste seg til den 3D-printede polymeren etter tre uker. I de ikke-etterfylte prøvene viste P. aeruginosa sterk adhesjon i uke to, etterfulgt av en liten nedgang i uke tre. S. aureus viste relativt stabil adhesjon i løpet av treukersperioden, noe som korrelerte med bakteriekonsentrasjonen i det omkringliggende mediet. C. albicans viste en progressiv økning i adhesjonskapasitet over samme varighet.
I den middels etterfylte tilstanden viste P. aeruginosa igjen topp adhesjon i uke to, etterfulgt av en reduksjon i uke tre. S. aureus viste redusert adhesjon, sannsynligvis på grunn av forurensning som påvirket veksten og overflatefestet negativt. C. albicans fortsatte å vise økende adhesjon over tid, selv om økningen var mindre uttalt enn i den ikke-efterfylte tilstanden.
Konklusjon
Målet med denne studien var å undersøke om mikroorganismene Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa og Candida albicans beholdt sin adhesjonskapasitet på den 3D-printede polymerharpiksen. Bio-Med Clear og om de kunne overleve i tre uker uten tilsetning av ferske næringsstoffer. Resultatene viste at alle tre mikroorganismene var i stand til å feste seg til Bio-Med Clear 3D-printet harpiks over en lengre periode og kunne overleve i fravær av næringspåfyll.
Pseudomonas aeruginosa viste økt adhesjon i løpet av den andre uken, etterfulgt av en nedgang i den tredje uken. Staphylococcus aureus opprettholdt et relativt stabilt adhesjonsnivå, selv om en nedgang ble observert uventet i prøvene med næringssupplert inntak. Candida albicans viste en kontinuerlig økning i adhesjonskapasitet over treukersperioden, potensielt påvirket av miljøstress som følge av næringsbegrensning. Blant de testede organismene viste P. aeruginosa den høyeste totale adhesjonen til Bio-Med Clear polymer.
Avslutningsvis klarte alle testede mikroorganismer å overleve på den 3D-printede Bio-Med Clear harpiksmateriale over en tre ukers periode, noe som støtter dets potensielle anvendelse i biomedisinske og tannlegemiljøer der mikrobiell interaksjon er en relevant faktor.
Liqcreate Bio-Med Clear
Liqcreate Bio-Med Clear er en stiv, klar, biokompatibel fotopolymerharpiks og kan behandles på de fleste harpiksbaserte 3D-printere. 3D-printede deler fra dette materialet viser biokompatible egenskaper når de etterbehandles i henhold til behandlingsinstruksjonene.1Etter vask og etterherding i henhold til instruksjonene, trykkes deler fra Liqcreate Bio-Med Clear bestå biokompatibilitetstestene for:
| ○ Cytotoksisitet | ISO 10993-5: 2009 |
| ○ Sensibilisering | ISO 10993-10: 2021 |
| ○ Irritasjon | ISO 10993-23: 2021 |
Trykte deler fra Bio-Med Clear kan desinfiseres med vanlige desinfeksjonsmidler og steriliseres ved dampsterilisering i en autoklav.
Hovedfordeler |
3D-skriverkompatibilitet |
| · Biokompatibel | · Asiga serien |
| · Dampsterilisering mulig | · Phrozen serien |
| · Høy nøyaktighet | · Elegoo & Anycubic serien |
| · Dimensjonsstabil | · Og mange flere |
