Badanie przeżywalności komórek znalezionych w środowisku jamy ustnej Liqcreate Bio-Med Clear Żywica do druku 3D
Liqcreate współpracował z Fontys University of Applied Sciences w celu zbadania adhezji komórek i wskaźnika przeżywalności komórek Bio-Med Clear, żywica fotopolimerowa do druku w technologii 3D opracowana i wyprodukowana przez Liqcreate. Poprzednie badania wykazały, wykazano, że różne gatunki bakterii i linie komórek ludzkich są zdolne do skutecznego przylegania do tego materiału, zapewniając jednocześnie wysoki wskaźnik przeżywalności komórek.
Celem niniejszego badania jest ocena, czy mikroorganizmy Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa i Candida albicans mogą nadal przylegać i pozostać żywe na powierzchni Bio-Med Clear żywicy przez okres do trzech tygodni. Te konkretne mikroorganizmy wybrano ze względu na ich częstą obecność w środowisku jamy ustnej człowieka, co czyni je istotnymi dla oceny potencjalnych zastosowań klinicznych tego materiału.
Zdjęcie: udany wzrost drożdżaków Candida albicans na agarze Sabourauda w obecności Liqcreate Bio-Med Clear, biokompatybilne części z żywicy drukowanej w technologii 3D.
Przetestowano bakterie i drożdże Liqcreate Bio-Med Clear
Do badania zdolności adhezyjnej można wykorzystać szeroką gamę gatunków bakterii. Najważniejszym czynnikiem w ocenie tej właściwości jest charakterystyka powierzchni bakterii, a w szczególności skład ściany komórkowej i towarzyszących jej białek powierzchniowych. Do tego eksperymentu wybrano trzy mikroorganizmy, z których każdy charakteryzował się odmiennymi właściwościami w zakresie barwienia metodą Grama oraz reakcji oksydazy, katalazy i koagulazy. Testy te wybrano, ponieważ reprezentują one fundamentalne i powszechnie stosowane metody różnicowania gatunków drobnoustrojów. W związku z tym, stworzono dobrze zdefiniowany zestaw trzech taksonomicznie zróżnicowanych mikroorganizmów.
Co więcej, te specyficzne mikroorganizmy wybrano ze względu na ich znaną obecność w mikrobiomie jamy ustnej człowieka. To powiązanie ze środowiskiem jamy ustnej potwierdza potencjalne przyszłe zastosowanie Liqcreate materiały do zastosowań stomatologicznych.
Staphylococcus aureus
Staphylococcus aureus to Gram-dodatni ziarniak, który zazwyczaj występuje w skupiskach. Jest częścią flory komensalnej u około 30% populacji, bytując na błonach śluzowych, gardle i skórze. S. aureus wykazuje silne właściwości adhezyjne, co przypisuje się jego hydrofobowej powierzchni komórek, która ułatwia przyleganie do materiałów syntetycznych, takich jak tworzywa sztuczne. Ponadto S. aureus wytwarza biofilm złożony z zewnątrzkomórkowych matryc polisacharydowych. W niesprzyjających warunkach środowiskowych może wydzielać toksyny, które mogą prowadzić do infekcji, szczególnie u osób z osłabionym układem odpornościowym.
Obraz: Barwienie metodą Grama gronkowca złocistego.
Obraz: Barwienie metodą Grama Pseudomonas aeruginosa.
Pseudomonas aeruginosa
Pseudomonas aeruginosa to Gram-ujemna bakteria o kształcie pałeczki, która jest ściśle tlenowa i klasyfikowana jako niefermentująca, co oznacza, że nie metabolizuje glukozy. Jest zdolna do przetrwania w środowiskach ubogich w składniki odżywcze i może przetrwać w niehigienicznych warunkach, pod warunkiem zapewnienia odpowiedniej wilgotności. Podobnie jak S. aureus, P. aeruginosa wytwarza biofilm i posiada hydrofobową powierzchnię komórek, co zwiększa jej zdolność do przylegania do tworzyw sztucznych. Ponadto wykorzystuje pilusy typu IV, które ułatwiają przyleganie do powierzchni. P. aeruginosa może również wytwarzać toksyny, stwarzając ryzyko infekcji u osób z obniżoną odpornością.
Candida albicans
Candida albicans to Gram-dodatni grzyb diploidalny o unikalnej zdolności do przełączania fenotypowego między jednokomórkowymi formami drożdży a wielokomórkowymi formami strzępkowymi. Przejście to może zachodzić spontanicznie i wielokrotnie. Każda forma morfologiczna wykazuje inne powinowactwo do tkanek gospodarza i odmienny wzorzec ekspresji antygenów. W formie drożdżakowej C. albicans angażuje się w hydrofobowe interakcje z powierzchniami hydrofobowymi i wykazuje stosunkowo słabe tworzenie biofilmu. Natomiast forma strzępkowa wiąże się z silniejszym rozwojem biofilmu i zwiększoną ekspresją genów regulujących białka adhezyjne. C. albicans może również wydzielać toksyny i tworzyć zarodniki w warunkach stresu, co umożliwia mu wywoływanie zakażeń oportunistycznych u gospodarzy z obniżoną odpornością.
Obraz: Barwienie metodą Grama Candida albicans.
Podsumowując, wszystkie testowane mikroorganizmy były w stanie przetrwać na wydrukowanym w technologii 3D materiale. Bio-Med Clear materiału żywicznego przez okres trzech tygodni, co potwierdza jego potencjalne zastosowanie w zastosowaniach biomedycznych i doustnych, gdzie interakcje mikrobiologiczne stanowią istotny czynnik.
Naukowcy z Uniwersytetu Nauk Stosowanych w Eindhoven w Holandii
żywotność i zdolność adhezji komórek na wydrukach 3D Bio-Med Clear żywica
Badanie rozpoczęto od oceny żywotności i zdolności adhezji Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa i Candida albicans przez okres pięciu dni. Mikroorganizmy te inkubowano w 8 ml BHI wraz z polimerem wydrukowanym w technologii 3D, bez dodatku świeżej pożywki. Ten wstępny etap miał na celu określenie, czy organizmy te zachowają żywotność w warunkach ograniczonej ilości składników odżywczych i czy będą mogły skutecznie przylegać do materiału wydrukowanego w technologii 3D. Po pomyślnej walidacji tego podejścia wdrożono zmodyfikowany protokół.
W drugiej fazie mikroorganizmy inkubowano w zmniejszonej objętości 1.5 ml BHI, również w obecności żywicy wydrukowanej w technologii 3D, przez pięć dni. Metoda ta miała dwojakie zastosowanie: ocenę przeżywalności drobnoustrojów w bardziej ograniczonym środowisku oraz przetestowanie alternatywnej techniki oddzielania organizmów przylegających do powierzchni polimeru. Po potwierdzeniu skuteczności tej metody, zastosowano długoterminowy plan eksperymentalny.
W ramach testu długoterminowego mikroorganizmy hodowano przez trzy tygodnie w 1.5 ml pożywki BHI z polimerem drukowanym w technologii 3D. Aby ocenić wpływ dostępności składników odżywczych, prowadzono równoległe hodowle próbek – jedną z okresowym uzupełnianiem pożywki, a drugą bez. To rozróżnienie pozwoliło na obserwację przeżywalności i adhezji drobnoustrojów zarówno w warunkach przedłużonego wzrostu, jak i w warunkach niedoboru składników odżywczych.
Wyniki wykazały, że wszystkie testowane mikroorganizmy zachowały zdolność adhezji do polimeru wydrukowanego w technologii 3D po trzech tygodniach. W próbkach nieuzupełnianych, P. aeruginosa wykazywała silną adhezję w drugim tygodniu, a następnie nieznacznie spadała w trzecim tygodniu. S. aureus wykazywał stosunkowo stabilną adhezję w ciągu trzech tygodni, co korelowało ze stężeniem bakterii w otaczającym podłożu. C. albicans wykazywał stopniowy wzrost zdolności adhezji w tym samym okresie.
W warunkach uzupełnienia podłoża, P. aeruginosa ponownie wykazała szczytową adhezję w drugim tygodniu, a następnie spadek w trzecim tygodniu. S. aureus wykazywał zmniejszoną adhezję, prawdopodobnie z powodu zanieczyszczenia, które negatywnie wpłynęło na jego wzrost i przyleganie do powierzchni. C. albicans nadal wykazywał rosnącą adhezję z czasem, chociaż wzrost ten był mniej wyraźny niż w warunkach nieuzupełniania.
Wniosek
Celem tego badania było sprawdzenie, czy mikroorganizmy Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa i Candida albicans zachowały zdolność adhezji do żywicy polimerowej drukowanej w technologii 3D Bio-Med Clear i czy mogły przetrwać okres trzech tygodni bez dodatku świeżych składników odżywczych. Wyniki wykazały, że wszystkie trzy mikroorganizmy były zdolne do przylegania do Bio-Med Clear Żywica drukowana w technologii 3D może przetrwać przez dłuższy czas, nawet przy braku dostarczania składników odżywczych.
Pseudomonas aeruginosa wykazywała zwiększoną adhezję w drugim tygodniu, a następnie spadek w trzecim tygodniu. Staphylococcus aureus utrzymywał względnie stabilny poziom adhezji, chociaż nieoczekiwanie zaobserwowano spadek w próbkach z dodatkiem składników odżywczych. Candida albicans wykazywała ciągły wzrost zdolności adhezyjnej w ciągu trzech tygodni, potencjalnie pod wpływem stresu środowiskowego wynikającego z ograniczenia składników odżywczych. Spośród badanych organizmów, P. aeruginosa wykazała najwyższą ogólną adhezję do Bio-Med Clear polimer.
Podsumowując, wszystkie testowane mikroorganizmy były w stanie przetrwać na wydrukowanym w technologii 3D materiale. Bio-Med Clear materiału żywicznego w okresie trzech tygodni, co potwierdza jego potencjalne zastosowanie w środowiskach biomedycznych i stomatologicznych, w których interakcje mikrobiologiczne stanowią istotny czynnik.
Liqcreate Bio-Med Clear
Liqcreate Bio-Med Clear to sztywna, przezroczysta, biozgodna żywica fotopolimerowa, którą można przetwarzać na większości drukarek 3D wykorzystujących żywice. Części drukowane w 3D z tego materiału wykazują właściwości biozgodne po obróbce końcowej zgodnie z instrukcjami przetwarzania.1. Po umyciu i utwardzeniu zgodnie z instrukcją, wydrukowane części z Liqcreate Bio-Med Clear przejść testy biozgodności:
| ○ Cytotoksyczność | ISO 10993-5: 2009 |
| ○ Uczulenie | ISO 10993-10: 2021 |
| ○ Podrażnienie | ISO 10993-23: 2021 |
Części drukowane z Bio-Med Clear Można je dezynfekować powszechnie stosowanymi środkami dezynfekującymi i sterylizować parą wodną w autoklawie.
Najważniejsze korzyści |
Kompatybilność z drukarkami 3D |
| · Biokompatybilny | · Asiga seria |
| · Możliwość sterylizacji parowej | · Phrozen seria |
| · Wysoka dokładność | · Elegoo & Anycubic seria |
| · Stabilny wymiarowo | · I wiele więcej |
