Kiểm tra khả năng sống sót của các tế bào được tìm thấy trong môi trường miệng Liqcreate Bio-Med Clear Nhựa in 3D
Liqcreate đã hợp tác với Đại học Khoa học Ứng dụng Fontys để nghiên cứu sự kết dính tế bào và tỷ lệ sống sót của tế bào trên Bio-Med Clear, một loại nhựa quang trùng hợp có thể in 3D được phát triển và sản xuất bởi Liqcreate. Các nghiên cứu trước đây đã đã chứng minh rằng nhiều loài vi khuẩn và dòng tế bào người có khả năng bám dính hiệu quả vào vật liệu này với tỷ lệ sống sót của tế bào cao.
Nghiên cứu hiện tại nhằm mục đích đánh giá liệu các vi sinh vật Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa và Candida albicans có thể tiếp tục bám dính và tồn tại trên Bio-Med Clear Nhựa trong thời gian dài, lên đến ba tuần. Những vi sinh vật đặc biệt này được lựa chọn do chúng thường xuyên hiện diện trong môi trường miệng của con người, khiến chúng trở nên quan trọng trong việc đánh giá các ứng dụng lâm sàng tiềm năng của vật liệu.
Hình ảnh: sự phát triển thành công của nấm men Candida albicans trên thạch Sabouraud khi có mặt Liqcreate Bio-Med Clear, các bộ phận nhựa in 3D tương thích sinh học.
Đã thử nghiệm vi khuẩn và nấm men trên Liqcreate Bio-Med Clear
Nhiều loài vi khuẩn có thể được sử dụng để nghiên cứu khả năng bám dính. Yếu tố quan trọng nhất trong việc đánh giá đặc tính này là đặc điểm bề mặt của vi khuẩn, đặc biệt là thành phần của thành tế bào và các protein bề mặt liên quan. Trong thí nghiệm này, ba loài vi sinh vật đã được chọn, mỗi loài thể hiện những đặc điểm riêng biệt về phản ứng nhuộm Gram, oxidase, catalase và coagulase. Các xét nghiệm này được chọn vì chúng đại diện cho các phương pháp cơ bản và được sử dụng rộng rãi để phân biệt các loài vi sinh vật. Như vậy, một danh sách ba loài vi sinh vật đa dạng về mặt phân loại đã được xác định rõ ràng.
Ngoài ra, những vi sinh vật đặc hiệu này được lựa chọn do sự hiện diện đã biết của chúng trong hệ vi sinh vật đường miệng của con người. Sự liên quan này với môi trường miệng hỗ trợ cho việc sử dụng tiềm năng trong tương lai của Liqcreate vật liệu dùng trong nha khoa.
Staphylococcus aureus
Tụ cầu vàng là một loại cầu khuẩn Gram dương thường tụ thành từng đám. Nó là một phần của hệ vi khuẩn cộng sinh ở khoảng 30% dân số, cư trú trên bề mặt niêm mạc, cổ họng và da. Tụ cầu vàng có đặc tính bám dính mạnh, nhờ bề mặt tế bào kỵ nước, giúp bám dính vào các vật liệu tổng hợp như nhựa. Hơn nữa, Tụ cầu vàng còn tạo ra một lớp màng sinh học bao gồm các chất nền polysaccharide ngoại bào. Trong điều kiện môi trường bất lợi, nó có thể tiết ra độc tố có thể dẫn đến nhiễm trùng, đặc biệt là ở những người có hệ miễn dịch suy yếu.
Hình ảnh: Nhuộm Gram tụ cầu vàng.
Hình ảnh: Nhuộm Gram của Pseudomonas aeruginosa.
Pseudomonas aeruginosa
Pseudomonas aeruginosa là một loại vi khuẩn hình que Gram âm, hiếu khí hoàn toàn và được phân loại là vi khuẩn không lên men, nghĩa là không chuyển hóa glucose. Nó có khả năng sống sót trong môi trường nghèo dinh dưỡng và có thể tồn tại trong điều kiện mất vệ sinh, miễn là có đủ độ ẩm. Giống như S. aureus, P. aeruginosa tạo ra màng sinh học và sở hữu bề mặt tế bào kỵ nước, giúp tăng khả năng bám dính vào vật liệu nhựa. Ngoài ra, nó sử dụng lông mao loại IV để tạo điều kiện cho việc bám dính bề mặt. P. aeruginosa cũng có thể sản sinh độc tố, gây nguy cơ nhiễm trùng ở những người suy giảm miễn dịch.
Candida albicans
Candida albicans là một loại nấm lưỡng bội Gram dương có khả năng chuyển đổi kiểu hình độc đáo giữa dạng nấm men đơn bào và dạng sợi nấm đa bào. Quá trình chuyển đổi này có thể diễn ra tự phát và lặp đi lặp lại. Mỗi dạng hình thái thể hiện ái lực khác nhau với mô vật chủ và các kiểu biểu hiện kháng nguyên riêng biệt. Ở dạng nấm men, C. albicans tham gia vào các tương tác kỵ nước với các bề mặt kỵ nước và thể hiện sự hình thành màng sinh học tương đối yếu. Ngược lại, dạng sợi nấm có liên quan đến sự phát triển màng sinh học mạnh hơn và biểu hiện tăng các gen điều chỉnh protein bám dính. C. albicans cũng có thể tiết độc tố và hình thành bào tử trong điều kiện căng thẳng, cho phép nó gây ra các bệnh nhiễm trùng cơ hội ở vật chủ suy giảm miễn dịch.
Hình ảnh: Nhuộm Gram của nấm candida albicans.
Tóm lại, tất cả các vi sinh vật được thử nghiệm đều có thể sống sót trên vật liệu in 3D Bio-Med Clear vật liệu nhựa trong khoảng thời gian ba tuần, hỗ trợ ứng dụng tiềm năng của nó trong y sinh và sử dụng đường uống, trong đó tương tác vi khuẩn là một yếu tố có liên quan.
Các nhà nghiên cứu từ Đại học Khoa học Ứng dụng, Eindhoven, Hà Lan
khả năng sống và khả năng bám dính của tế bào trên mô hình in 3D Bio-Med Clear nhựa
Nghiên cứu bắt đầu bằng việc đánh giá khả năng sống và khả năng bám dính của Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa và Candida albicans trong khoảng thời gian năm ngày. Các vi sinh vật này được ủ trong 8 mL BHI cùng với polyme in 3D, mà không cần thêm bất kỳ môi trường nuôi cấy mới nào. Bước sơ bộ này nhằm xác định xem các vi sinh vật có thể sống sót trong điều kiện dinh dưỡng hạn chế hay không và liệu chúng có thể bám dính thành công vào vật liệu in 3D hay không. Sau khi xác nhận thành công phương pháp này, một quy trình sửa đổi đã được triển khai.
Ở giai đoạn thứ hai, các vi sinh vật được ủ trong thể tích giảm còn 1.5 mL BHI, một lần nữa có sự hiện diện của nhựa in 3D, trong năm ngày. Phương pháp này phục vụ hai mục đích: đánh giá khả năng sống sót của vi sinh vật trong môi trường hạn chế hơn và thử nghiệm một kỹ thuật thay thế để tách các vi sinh vật bám dính khỏi bề mặt polymer. Sau khi xác nhận hiệu quả của phương pháp này, một thiết kế thử nghiệm dài hạn đã được áp dụng.
Đối với thử nghiệm dài hạn, các vi sinh vật được nuôi cấy trong ba tuần trong 1.5 mL BHI với polyme in 3D. Để đánh giá tác động của khả năng cung cấp chất dinh dưỡng, các bộ mẫu song song đã được duy trì—một bộ được bổ sung môi trường nuôi cấy định kỳ và một bộ không bổ sung. Sự khác biệt này cho phép quan sát sự sống sót và khả năng bám dính của vi sinh vật trong cả điều kiện duy trì và điều kiện thiếu hụt chất dinh dưỡng.
Kết quả cho thấy tất cả các vi sinh vật được thử nghiệm đều duy trì khả năng bám dính vào polyme in 3D sau ba tuần. Trong các mẫu không được bổ sung, P. aeruginosa thể hiện khả năng bám dính mạnh vào tuần thứ hai, sau đó giảm nhẹ vào tuần thứ ba. S. aureus cho thấy khả năng bám dính tương đối ổn định trong suốt ba tuần, tương quan với nồng độ vi khuẩn trong môi trường xung quanh. C. albicans cho thấy khả năng bám dính tăng dần trong cùng khoảng thời gian.
Trong điều kiện bổ sung môi trường, P. aeruginosa lại cho thấy độ bám dính cao nhất vào tuần thứ hai, sau đó giảm vào tuần thứ ba. S. aureus cho thấy độ bám dính giảm, có thể do nhiễm bẩn ảnh hưởng tiêu cực đến sự phát triển và bám dính bề mặt của nó. C. albicans tiếp tục cho thấy độ bám dính tăng dần theo thời gian, mặc dù mức tăng này không rõ rệt bằng so với điều kiện không bổ sung.
Kết luận
Mục tiêu của nghiên cứu này là điều tra xem các vi sinh vật Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa và Candida albicans có duy trì được khả năng bám dính trên nhựa polyme in 3D hay không. Bio-Med Clear và liệu chúng có thể sống sót trong ba tuần mà không cần bổ sung chất dinh dưỡng mới hay không. Kết quả chứng minh rằng cả ba loại vi sinh vật đều có khả năng bám dính vào Bio-Med Clear Nhựa in 3D trong thời gian dài có thể tồn tại ngay cả khi không được bổ sung chất dinh dưỡng.
Pseudomonas aeruginosa biểu hiện khả năng bám dính tăng lên trong tuần thứ hai, sau đó giảm dần vào tuần thứ ba. Staphylococcus aureus duy trì mức độ bám dính tương đối ổn định, mặc dù có sự giảm sút bất ngờ trong các mẫu được bổ sung dinh dưỡng. Candida albicans thể hiện khả năng bám dính tăng liên tục trong khoảng thời gian ba tuần, có thể bị ảnh hưởng bởi áp lực môi trường do thiếu hụt dinh dưỡng. Trong số các vi sinh vật được thử nghiệm, P. aeruginosa thể hiện khả năng bám dính tổng thể cao nhất với Bio-Med Clear polyme.
Tóm lại, tất cả các vi sinh vật được thử nghiệm đều có thể sống sót trên vật liệu in 3D Bio-Med Clear vật liệu nhựa trong khoảng thời gian ba tuần, hỗ trợ ứng dụng tiềm năng của nó trong môi trường y sinh và nha khoa, nơi tương tác vi khuẩn là yếu tố có liên quan.
Liqcreate Bio-Med Clear
Liqcreate Bio-Med Clear là một loại nhựa quang trùng hợp trong suốt, cứng và tương thích sinh học, có thể được xử lý trên hầu hết các máy in 3D gốc nhựa. Các bộ phận in 3D từ vật liệu này thể hiện các đặc tính tương thích sinh học khi được xử lý sau theo hướng dẫn xử lý.1. Sau khi rửa và xử lý sau theo hướng dẫn, các bộ phận in từ Liqcreate Bio-Med Clear vượt qua các bài kiểm tra khả năng tương thích sinh học của:
| ○ Độc tính tế bào | ISO 10993-5: 2009 |
| ○ Nhạy cảm | ISO 10993-10: 2021 |
| ○ Kích ứng | ISO 10993-23: 2021 |
Các bộ phận in từ Bio-Med Clear có thể khử trùng bằng các chất khử trùng thông thường và tiệt trùng bằng hơi nước sử dụng nồi hấp.
Những lợi ích chính |
Khả năng tương thích với máy in 3D |
| · Tương thích sinh học | · Asiga loạt |
| · Có thể tiệt trùng bằng hơi nước | · Phrozen loạt |
| · Độ chính xác cao | · Elegoo & Anycubic loạt |
| · Ổn định về kích thước | · Và nhiều cái khác |
