Testning av överlevnad av celler som finns i oral miljö på Liqcreate Bio-Med Clear 3D-printat harts
Liqcreate samarbetade med Fontys University of Applied Sciences för att undersöka celladhesion och cellöverlevnad på Bio-Med Clear, ett 3D-utskrivbart fotopolymerharts utvecklat och tillverkat av LiqcreateTidigare studier har visade att olika bakteriearter och mänskliga cellinjer kan vidhäfta effektivt till detta material med en hög cellöverlevnad.
Den aktuella studien syftar till att utvärdera huruvida mikroorganismerna Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa och Candida albicans kan fortsätta att vidhäfta till och förbli livskraftiga på Bio-Med Clear harts under en längre period på upp till tre veckor. Dessa specifika mikroorganismer valdes ut på grund av deras frekventa närvaro i den mänskliga orala miljön, vilket gör dem relevanta för att bedöma materialets potentiella kliniska tillämpningar.
Bild: framgångsrik tillväxt av Candida albicans-jäst på Sabouraud-agar i närvaro av Liqcreate Bio-Med Clear, biokompatibla 3D-printade hartsdelar.
Testade bakterier och jäst på Liqcreate Bio-Med Clear
En mängd olika bakteriearter kan användas för att studera vidhäftningskapacitet. Den mest kritiska faktorn för att utvärdera denna egenskap är bakteriens ytegenskaper, särskilt cellväggens sammansättning och de associerade ytproteinerna. För detta experiment valdes tre mikroorganismer, som var och en uppvisade distinkta egenskaper vad gäller gramfärgning, oxidas, katalas och koagulasreaktioner. Dessa tester valdes eftersom de representerar grundläggande och allmänt använda metoder för att differentiera mellan mikrobiella arter. Som sådan etablerades ett väldefinierat urval av tre taxonomiskt olika mikroorganismer.
Dessutom valdes dessa specifika mikroorganismer ut på grund av deras kända närvaro i den mänskliga orala mikrobiotan. Denna relevans för den orala miljön stöder den potentiella framtida användningen av Liqcreate material för dentala tillämpningar.
Staphylococcus aureus
Staphylococcus aureus är en grampositiv koccus som vanligtvis förekommer i kluster. Den är en del av den kommensala floran hos cirka 30 % av befolkningen och finns på slemhinnor, halsen och huden. S. aureus uppvisar starka vidhäftningsegenskaper, tillskrivna dess hydrofoba cellyta, vilket underlättar vidhäftning till syntetiska material som plast. Dessutom producerar S. aureus en biofilm bestående av extracellulära polysackaridmatriser. Under ogynnsamma miljöförhållanden kan den utsöndra toxiner som kan leda till infektioner, särskilt hos individer med nedsatt immunförsvar.
Bild: Gramfärgning av Staphylococcus aureus.
Bild: Gramfärgning av Pseudomonas aeruginosa.
Pseudomonas aeruginosa
Pseudomonas aeruginosa är en gramnegativ stavformad bakterie som är strikt aerob och klassificeras som en icke-fermenterare, vilket innebär att den inte metaboliserar glukos. Den kan överleva i näringsfattiga miljöer och kan överleva under ohygieniska förhållanden, förutsatt att det finns tillräckligt med fukt. Liksom S. aureus producerar P. aeruginosa en biofilm och har en hydrofob cellyta, vilket förbättrar dess förmåga att vidhäfta till plastmaterial. Dessutom använder den typ IV-pili för att underlätta ytfästning. P. aeruginosa kan också producera toxiner, vilket utgör en infektionsrisk hos immunsupprimerade individer.
candida albicans
Candida albicans är en grampositiv diploid svamp med en unik förmåga att genomgå fenotypisk växling mellan encellig jäst och flercelliga hyfformer. Denna övergång kan ske spontant och upprepade gånger. Varje morfologisk form uppvisar olika affiniteter för värdvävnader och distinkta mönster av antigenuttryck. I sin jästform engagerar sig C. albicans i hydrofoba interaktioner med hydrofoba ytor och uppvisar relativt svag biofilmbildning. Däremot är hyfformen associerad med starkare biofilmutveckling och ökat uttryck av gener som reglerar adhesionsproteiner. C. albicans kan också utsöndra toxiner och bilda sporer under stressiga förhållanden, vilket gör att den kan orsaka opportunistiska infektioner hos immunsupprimerade värdar.
Bild: Gramfärgning av candida albicans.
Sammanfattningsvis kunde alla testade mikroorganismer överleva på den 3D-utskrivna Bio-Med Clear hartsmaterial under en treveckorsperiod, vilket stöder dess potentiella tillämpning inom biomedicinsk och oral användning där mikrobiell interaktion är en relevant faktor.
Forskare från University of Applied Science, Eindhoven, Nederländerna
cellernas livskraft och vidhäftningskapacitet på 3D-utskrivna material Bio-Med Clear harts
Studien inleddes med att bedöma viabiliteten och vidhäftningskapaciteten hos Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa och Candida albicans under en period av fem dagar. Dessa mikroorganismer inkuberades i 8 ml BHI tillsammans med en 3D-printad polymer, utan tillsats av färskt tillväxtmedium. Detta preliminära steg syftade till att avgöra om organismerna kunde förbli livskraftiga under näringsbegränsade förhållanden och om de framgångsrikt kunde vidhäfta till det 3D-printade materialet. Efter framgångsrik validering av denna metod implementerades ett modifierat protokoll.
I den andra fasen inkuberades mikroorganismerna i en reducerad volym av 1.5 ml BHI, återigen i närvaro av det 3D-printade hartset, i fem dagar. Denna metod tjänade ett dubbelt syfte: att bedöma mikrobiell överlevnad i en mer begränsad miljö och att testa en alternativ teknik för att lossa vidhäftande organismer från polymerytan. Efter bekräftelse av denna metods effektivitet användes en långsiktig experimentell design.
För långtidstestet odlades mikroorganismerna under tre veckor i 1.5 ml BHI med den 3D-printade polymeren. För att utvärdera effekten av näringstillgången upprätthölls parallella provuppsättningar – en med periodisk påfyllning av tillväxtmediet och en utan. Denna åtskillnad möjliggjorde observation av mikrobiell överlevnad och vidhäftning under både långvariga och näringsfattiga förhållanden.
Resultaten visade att alla testade mikroorganismer behöll förmågan att vidhäfta till den 3D-printade polymeren efter tre veckor. I de icke-återfyllda proverna uppvisade P. aeruginosa stark vidhäftning vid vecka två, följt av en liten minskning vid vecka tre. S. aureus visade relativt stabil vidhäftning under treveckorsperioden, vilket korrelerade med bakteriekoncentrationen i det omgivande mediet. C. albicans uppvisade en progressiv ökning av vidhäftningskapaciteten under samma tid.
I det medelhögt återfyllda tillståndet visade P. aeruginosa återigen maximal vidhäftning vid vecka två, följt av en minskning vid vecka tre. S. aureus uppvisade minskad vidhäftning, troligen på grund av kontaminering som negativt påverkade dess tillväxt och ytfästning. C. albicans fortsatte att visa ökande vidhäftning över tid, även om ökningen var mindre uttalad än i det icke-återfyllda tillståndet.
Slutsats
Syftet med denna studie var att undersöka om mikroorganismerna Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa och Candida albicans behöll sin vidhäftningsförmåga på det 3D-printade polymerhartset. Bio-Med Clear och om de kunde överleva under en period av tre veckor utan tillsats av färska näringsämnen. Resultaten visade att alla tre mikroorganismerna var kapabla att vidhäfta till Bio-Med Clear 3D-printad harts under en längre period och skulle kunna överleva i frånvaro av näringspåfyllning.
Pseudomonas aeruginosa uppvisade ökad vidhäftning under den andra veckan, följt av en minskning under den tredje veckan. Staphylococcus aureus bibehöll en relativt stabil vidhäftningsnivå, även om en minskning oväntat observerades i de näringstillsatta proverna. Candida albicans uppvisade en kontinuerlig ökning av vidhäftningskapaciteten under treveckorsperioden, potentiellt påverkad av miljöstress till följd av näringsbegränsning. Bland de testade organismerna uppvisade P. aeruginosa den högsta totala vidhäftningen till Bio-Med Clear polymer.
Sammanfattningsvis kunde alla testade mikroorganismer överleva på den 3D-utskrivna Bio-Med Clear hartsmaterial under en treveckorsperiod, vilket stöder dess potentiella tillämpning i biomedicinska och dentala miljöer där mikrobiell interaktion är en relevant faktor.
Liqcreate Bio-Med Clear
Liqcreate Bio-Med Clear är ett styvt, klart, biokompatibelt fotopolymerharts och kan bearbetas på de flesta hartsbaserade 3D-skrivare. 3D-utskrivna delar från detta material uppvisar biokompatibla egenskaper vid efterbehandling enligt bearbetningsinstruktionerna.1Efter tvättning och efterhärdning enligt instruktionerna, tryckta delar från Liqcreate Bio-Med Clear klara biokompatibilitetstesterna för:
| ○ Cytotoxicitet | ISO 10993-5: 2009 |
| ○ Sensibilisering | ISO 10993-10: 2021 |
| ○ Irritation | ISO 10993-23: 2021 |
Tryckta delar från Bio-Med Clear kan desinficeras med vanligt förekommande desinfektionsmedel och steriliseras genom ångsterilisering med hjälp av en autoklav.
De viktigaste fördelarna |
3D-skrivarkompatibilitet |
| · Biokompatibel | · Asiga serie |
| · Ångsterilisering möjlig | · Phrozen serie |
| · Hög noggrannhet | · Elegoo & Anycubic serie |
| · Dimensionsstabil | · Och många fler |
