طريقة جديدة لتحديد النشاط الطولي المضاد للبكتيريا للمواد التي تتخلص من الأدوية
Summary
هنا ، نقدم بروتوكولا لتقييم الفعالية المضادة للبكتيريا لبوليمر محمل بالمضادات الحيوية لمحاكاة التطبيق السريري الوقائي باستخدام مقايسة الجدوى الميكروبية المضيئة القائمة على ATP المتاحة تجاريا في الوقت الفعلي. تتيح هذه الطريقة مراقبة النشاط الطولي للمواد المحملة بالأدوية ويمكن تكييفها على نطاق واسع لاختبار منصات توصيل الأدوية المضادة للميكروبات.
Abstract
يستخدم البولي إيثيلين عالي الوزن الجزيئي (UHMWPE) على نطاق واسع في تقويم المفاصل الكلي كسطح حامل. تشكل التهابات المفاصل حول الأطراف الاصطناعية ، والتي يحدث معظمها بعد فترة وجيزة من استبدال المفصل ، ما يقرب من 25٪ من إجمالي جراحات مراجعة الركبة ، ويشكل القضاء التام على العدوى البكتيرية تحديا كبيرا. وتتمثل إحدى الطرق الواعدة لمعالجة هذه المشكلة في ضمان التسليم المحلي المستدام لتركيزات المضادات الحيوية الكافية لتثبيط البكتيريا لدعم الوقاية الروتينية الجهازية بالمضادات الحيوية. هناك أبحاث متزايدة في تطوير أجهزة محلية فعالة لتوصيل الأدوية. على الرغم من أنه يمكن استخدام طرق الاختبار المضادة للبكتيريا للأدوية لاختبار الفعالية المضادة للبكتيريا للمواد المحملة بالأدوية ، إلا أنها تفتقر إلى توفير بيانات فعالية مضادة للبكتيريا في الوقت الفعلي والطولية يمكن ربطها بملامح الشطف للمضادات الحيوية من هذه الأجهزة. هنا ، نبلغ عن منهجية مباشرة ومتعددة الاستخدامات لتحديد الفعالية المضادة للبكتيريا لغرسات UHMWPE المحملة بالمضادات الحيوية. يمكن استخدام هذه المنهجية كمنصة لتجنب الثقافة البكتيرية في كل نقطة زمنية من تجربة طويلة ويمكن أيضا تكييفها مع أجهزة توصيل الأدوية المحلية الأخرى.
Introduction
هشاشة العظام هي حالة تنكسية كبيرة تصيب 500 مليون بالغ في جميع أنحاء العالم1. المعيار الذهبي في علاج التهاب المفاصل في المرحلة النهائية هو استبدال المفاصل الكلي ، والذي من المتوقع أن يتم إجراؤه في أكثر من مليوني مريض سنويا في الولايات المتحدة وحدها بحلول عام 20302 ، مع زيادة الطلب العالمي أيضا بشكل كبير 3,4. يتضمن الإجراء استبدال الأسطح الغضروفية المفصلية للمفاصل بمواد اصطناعية حاملة مصنوعة من المعدن / السيراميك والبولي إيثيلين عالي الوزن الجزيئي عالي التشابك (UHMWPE). تعمل عمليات استبدال المفاصل الكلية على تحسين نوعية الحياة بشكل كبير للمرضى الذين يعانون من التهاب المفاصل5 ، ولكن المضاعفات الكبيرة التي تعرض أداء الغرسات ورضا المرضى للخطر هي عدوى المفصل حول الأطراف الاصطناعية (PJI) ، والتي تمثل 15٪ -25٪ من جراحات المراجعة6. يعتقد أن سبب العدوى في معظم الحالات هو التلوث الميكروبي لموقع الزرع أثناء الجراحة7. ثم يتوسع السكان الملوثون على أسطح الزرعوالأنسجة 8. يتم تشغيل الجهاز المناعي المضيف استجابة لذلك ، ولكن معدل النمو وتكوين الأغشية الحيوية للكائنات الملوثة يمكن أن يمكنها من التهرب من الخلايا المناعية ، مما قد يؤدي إلى زيادة عاصفة السيتوكين والكيموكين دون القضاء على البكتيريا9،10،11. العدوى العميقة الناتجة عن العظام تعرض للخطر تثبيت وأداء الغرسة وكذلك صحة المريض12.
المكورات العنقودية الذهبية والمكورات العنقودية سلبية التخثر هي الكائنات المسببة السائدة ل PJI13. شدة عدوى المكورات العنقودية عالية بسبب مقاومتها المتزايدة للمضادات الحيوية ، وتكوين الأغشية الحيوية ، والقدرة على الاستمرار كمتغيرات مستعمرة صغيرة14،15،16. تحدث العدوى المرتبطة بالزرع بسبب التصاق الكائنات الحية الدقيقة على سطح الغرسة وإنشاء مصفوفة بيوفيلم معقدة تمكن البكتيريا من التهرب من العوامل المناعية الضارة للمضيف والتركيزات الفعالة للمضادات الحيوية14،15،16. تشمل طرق العلاج التقليدية تركيبات المضادات الحيوية عن طريق الوريد والفم لفترة طويلة17. ومن العيوب الرئيسية لهذا النهج انخفاض التوافر البيولوجي للدواء في موقع العدوى وصعوبة تحقيق تركيزات كافية من المضادات الحيوية للقضاء على البكتيريا باستمرار خلال فترة العلاج ، مما يؤدي في كثير من الأحيان إلى نتائج سيئة18. لمعالجة أوجه القصور هذه ، تم تصميم غرسة UHMWPE موضعية تعمل بكامل طاقتها لضمان الإطلاق المستمر لتركيزات فعالة من المضادات الحيوية في مساحة المفصل19. يستخدم الشطف الموضعي من الغرسة المحملة بالأدوية كأداة تكميلية لمنع نمو واستعمار أي بكتيريا متبقية بعد إزالة الزرع وتنضير الأنسجة. يمكن إجراء اختبار مضاد للبكتيريا في المختبر لهذا UHMWPE المحمل بالمضادات الحيوية عن طريق احتضان المادة مباشرة مع البكتيريا وتحديد كمية البكتيريا بطريقة لوحة الانتشار20,21. بدلا من ذلك ، يمكن اختبار حصص الوسائط المخففة ضد البكتيريا باستخدام طرق مثل طريقة نشر قرص أجار ، وطرق تخفيف المرق ، واختبار قتل الوقت22. تعتمد كل هذه الطرق على مراقبة النمو حوالي 16-18 ساعة بعد جمع الحصص عن طريق عد المستعمرات وقياسات التعكر. يمكن قياس شطف المضادات الحيوية من هذه الأجهزة طوليا باستخدام هذه الطرق في المختبر. ومع ذلك ، لتحديد القيمة الانتقالية لملفات تعريف التركيز هذه ، هناك حاجة إلى طريقة قوية في الوقت الفعلي في المختبر لتقييم النشاط المضاد للبكتيريا.
تم تطوير مقايسة الجدوى الميكروبية المستخدمة في هذه الدراسة لتحديد كمية البكتيريا القابلة للحياة عن طريق قياس التلألؤ المقابل للأدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) المنطلق من خلية بكتيرية حية باستخدام تقنية الكشف القائمة على لوسيفيرين-لوسيفيراز. يعمل ATP ، باعتباره عملة الطاقة للخلايا الحية ، كمؤشر مباشر للخلايا القابلة للحياة من الناحية الفسيولوجية. يقوم الكاشف بإجراء تحلل الخلايا ، الذي يطلق جزيئات ATP من خلايا قابلة للحياة يتم اكتشافها بعد ذلك في شكل تلألؤ. هذا التلألؤ له علاقة مباشرة بنسبة الخلايا البكتيرية القابلة للحياة داخل العينة23. هذا اختبار في الوقت الفعلي ، بسيط ، متعدد الاستخدامات ، سريع ، قائم على الكاشف الفردي يمكن تكييفه في مجموعة متنوعة من تصميمات وظروف الفحص مع كل من الكائنات الحية الدقيقة إيجابية الجرام وسالبة الجرام. نبلغ هنا عن طريقة لتحديد النشاط المضاد للبكتيريا في الوقت الفعلي ل UHMWPE المحملة بالمضادات الحيوية المحتضنة بسلالات مخبرية وسريرية من S. aureus باستخدام مقايسة قتل الوقت المعدلة بناء على مقايسة الجدوى الميكروبية (على سبيل المثال ، BacTiter Glo). بينما يتم وصف المنهجية بمادة زرع محددة وتطبيق محدد لتقويم العظام ، يمكن أن توفر الطريقة منصة لاختبار أجهزة توصيل أخرى محملة بالمضادات الحيوية مع التطبيقات السريرية.
Protocol
Representative Results
Discussion
يعد الإيصال الموضعي المستمر للمضادات الحيوية أداة ضرورية في إدارة التهابات المفاصل حول الأطراف الاصطناعية. المضادات الحيوية الجهازية هي الاستراتيجية الأساسية في القضاء على العدوى البكتيرية ، ويستخدم الشطف الموضعي كأداة تكميلية لمنع نمو واستعمار أي بكتيريا متبقية بعد إزالة الزرع وتنضير الأنسجة. الهدف من المنطقة الفعالة تحت المنحنى (التركيز على مدى فترة) للمضادات الحيوية مع الإدارة المحلية غير مفهوم جيدا. يمكن قياس شطف المضادات الحيوية من هذه الأجهزة طوليا في المختبر ؛ ومع ذلك ، لتحديد القيمة الانتقالية لملفات تعريف التركيز هذه ، هناك حاجة إلى طريقة قوية في المختبر لتقييم النشاط المضاد للبكتيريا. في هذه الورقة ، تم وصف إحدى هذه الطرق في الوقت الفعلي لتحديد النشاط المضاد للبكتيريا ل UHMWPE المحملة بالأدوية لاستخدامها كجهاز توصيل مستدام في استبدال المفاصل.
تعد المراقبة في الوقت الفعلي لصلاحية البكتيريا معلمة حاسمة للاهتمام ، وتفتقر الطرق الميكروبيولوجية التقليدية إلى الإطار لاستيعاب هذا الجانب المحدد من الدراسة. تم تطوير مقايسة الجدوى الميكروبية المستخدمة في هذه الدراسة لتحديد كمية البكتيريا القابلة للحياة عن طريق قياس التلألؤ المقابل للأدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP). للتحقيق المباشر في النشاط المعتمد على الوقت للمضادات الحيوية المستخلصة من مواد الزرع ، تم تحضين ثلاث سلالات مختلفة ذات ملامح مميزة للحساسية للمضادات الحيوية. كان الأساس المنطقي لاستخدام السلالات المختبرية والسريرية ذات المقاومة المتفاوتة للجنتاميسين والفانكومايسين هو فهم نطاق النشاط لتركيبة زرع معينة. علاوة على ذلك ، يعتمد النشاط المضاد للبكتيريا وفعاليته ضد هذه المجموعات المتميزة على توقيت الإعطاء. تركز الطريقة على جدوى الوقاية من هذه السلالات بناء على >70٪ من التهابات المفاصل المحيطة بالأطراف الصناعية التي تسببها تلوث الجرح في وقت الجراحة24.
كلقاح أولي لتطوير هذه الطريقة ، تم استخدام 1 × 105 CFU / mL. تم استخدام تركيزات ملوثة مختلفة للنماذج الحيوانية على الرغم من عدم معرفة الكثير عن حمل العدوى ذات الصلة سريريا ل PJI. تم إنشاء نماذج العدوى الحيوانية ل PJI بشكل روتيني باستخدام 1 × 105 CFU ، ويستخدم نطاق مماثل على نطاق واسع في الطرق الموحدة (CLSI) لتحديد النشاط المضاد للبكتيريا25،26،27. سمح لنا استخدام 1 × 105 CFU / mL كتركيز تلوث أولي بتقييم كل من معلمات النمو والاستئصال في نفس الوقت.
تقليديا ، يتم تحديد قيم MIC لتركيز مضاد حيوي ثابت لعدد معين من البكتيريا ، وتفشل في إثبات معدل العمل المضاد للبكتيريا. وبسبب هذا الجانب، لا توفر قيم MIC تمايزا كميا لوصف موجز النشاط المضاد للميكروبات28. تؤكد البيانات من الطريقة الحالية على ميزة تقييم حركية القتل المعتمدة على الإجهاد للمضادات الحيوية بدلا من استخدام MIC لاتخاذ قرارات الجرعات. باستخدام هذه الطريقة ، كان من الممكن التمييز بين كل من المدى والمعدل الذي أثرت به مواد الزرع على السلالات المختلفة. كان الجنتاميسين المستخلصة من شرائط المواد المزروعة فعالا في القضاء على L1163 في يوم واحد والقضاء على ATCC 12600 في 2-3 أيام ، لكنه لم يكن فعالا في القضاء على L1101 (الشكل 4). بالإضافة إلى النقص المتوقع في نشاط شطف الجنتاميسين ضد L1101 (MIC >32 ميكروغرام / مل) بسبب مقاومته المتأصلة للجنتاميسين (الشكل 4C) ، لوحظ استمرار المجموعات الفرعية عند التعرض للفانكومايسين ، والذي يظهر L1101 مقاومة متوسطة له. في المقابل ، تم القضاء على L1163 نهائيا في وجود UHMWPE المحمل بالفانكومايسين على الرغم من إظهار مقاومة متوسطة مماثلة للفانكومايسين مثل L1101 (لوحظ ميكروفون 8 ميكروغرام / مل لكلا السلالتين).
كانت الملاحظات التي تشير إلى أن معدل نشاط الجنتاميسين ضد 12600 و L1163 ، وهما معرضان للجنتاميسين مع قيم MIC مماثلة (لوحظ MIC قدره 1 ميكروغرام / مل لكلا السلالتين) ، وكذلك أن مدى نشاط الفانكومايسين ضد L1101 و L1163 المقاومين المتوسطين كان مختلفا (الشكل 4 أ ، ب) ، الفرضية القائلة بأن هذه الطريقة في الوقت الفعلي في وجود المادة المحملة يمكن أن تميز الاختلافات الطولية في النشاط.
بالإضافة إلى القيمة الانتقالية للنتائج في تفسير مدى فعالية تركيز معين ضد هذه البكتيريا ، هناك العديد من المزايا المنهجية التجريبية. (1) يتم تحديد تركيز البكتيريا على الفور في وقت معين ، على عكس الطرق التقليدية التي يتم فيها تحضين البكتيريا في المرق أو على أجار لمدة 18-24 ساعة لتحديد الصلاحية. يمكن أن توفر فترة النمو هذه وقتا إضافيا للبكتيريا للتعافي من إجهاد المضادات الحيوية ، مما يؤدي إلى مصدر إضافي محتمل للخطأ / التباين. (2) يتم استبدال الوسائط باستمرار مع الاحتفاظ بالبكتيريا ، والتي تشبه إلى حد كبير في ظروف الجسم الحي أكثر من الظروف الثابتة. (3) يتضمن هذا الفحص بطبيعته حركية إطلاق الدواء من الغرسة ، مما يسمح بالتنبؤ بالأداء بشكل أفضل. (4) تم تطوير الطريقة باستخدام المواد الاستهلاكية المتاحة بشكل شائع دون الحاجة إلى أي آلات محددة أو باهظة الثمن.
من الضروري وجود طرق اختبار قوية في المختبر لتقييم تطبيقات توصيل الأدوية قبل الشروع في الدراسات على الحيوانات في الجسم الحي والتجارب السريرية. يمكن تعديل هذا الفحص وتكييفه لاستيعاب مختلف الأساليب ومنصات توصيل الأدوية مثل الجسيمات والمواد الهلامية والأفلام وغيرها من المواد المحملة بالأدوية لتحديد كفاءة القضاء على البكتيريا في محاكاة في إعداد المختبر. يمكن إجراء تعديلات لإعداد العينة عن طريق التغيير إلى بيئة متوسطة مناسبة في المختبر ، والتي ثبت أنها تؤثر على نشاط العديد من المضادات الحيوية29,30.
تسهل هذه الطريقة أيضا تحديد البكتيريا الملتصقة القابلة للحياة ، وهو أمر واعد ، حيث أن الطرق التقليدية لتحديد الحد الأدنى من تركيز استئصال الأغشية الحيوية تستغرق وقتا طويلا وتقدم نتائج غير متسقة. ومع ذلك ، يجب اختبار الطريقة بدقة على الأغشية الحيوية لتطوير منهجية موثوقة وقوية لتحديد حساسيتها. يمكن أن تكون طريقة الإنارة القائمة على ATP حساسة بما يكفي للكشف عن أشكال قابلة للحياة من البكتيريا في الأغشية الحيوية بما في ذلك المثبتات ، والتي قد يتم اكتشافها أو لا يتم اكتشافها على صفيحة أجار كمستعمرات مرئية. مجتمعة ، تتمتع هذه المنصة متعددة الاستخدامات بالقدرة على دمج المعلمات ذات الصلة لتسجيل الملاحظات في الوقت الفعلي على النشاط المضاد للبكتيريا ومضاد الأغشية الحيوية للأدوية ذات الأهمية.
تخضع فعالية هذه الطريقة للجوانب التالية:
خصائص الشطف المحددة مسبقا وحجم العينة
يمكن تحديد ملف تعريف الشطف للمادة المحملة بالمضادات الحيوية في تجربة منفصلة قبل قياس النشاط المضاد للبكتيريا هذا بحيث يمكن تحديد كمية المواد المطلوبة لإجراء التجربة بنشاط في غضون فترة زمنية محددة.
تحديد الحاوية والحجم
من المهم ابتكار إعداد يمكن أن يستوعب فيه حجم وسائط التجربة كامل مساحة سطح نفس المادة ولضمان حجم كاف لإطلاق الدواء دون عائق من السطح المحمل بالدواء. استند الإعداد المستخدم إلى التجارب السابقة ، مما يضمن ظروف “الحوض المثالي” لهذه الأدوية المحبة للماء بحيث لا يعوق انتشارها قيود الذوبان.
خصائص وسائط النمو
يجب التحقق من اختيار وسائط النمو لضمان الاستقرار والأداء الأمثل للدواء (الأدوية) المختارة29. تم استخدام مرق مولر هينتون المعدل بالكاتيون (CAMHB) ، والذي يستخدم على نطاق واسع في طريقة تخفيف المرق ، لتحديد MIC للمضادات الحيوية المعروفة. يتيح الوسط النشاط الدوائي الأمثل دون تدخل تراكم الأيض الثانوي السام31. تم اختبار كاشف الفحص والإبلاغ عن استقراره في أنواع مختلفة من الوسائط ، بما في ذلك تلك التي تحتوي على مكونات المصل23,28. على الرغم من أن قيم وحدة التلألؤ النسبية قد تختلف عبر الوسائط المختلفة ، فقد ثبت أن مكونات الوسائط لا تتداخل مع الفحص32,33. تم تحسين الحجم التجريبي إلى 1.5 مل ، وهو قريب من حجم السائل الزليلي الموجود في مساحة مفصل الركبةالبالغ 34.
استقرار درجة الحرارة للفحص
يجب إجراء معالجة وإضافة كاشف الإنارة إلى الفحص بطريقة متسقة عبر التجارب. التغيرات في درجات الحرارة تغير حساسية الفحص ، لذلك من المهم احتضان الكاشف في درجة حرارة الغرفة لمدة 2 ساعة قبل إضافته إلى البكتيريا23.
وقت حضانة الكاشف
يتحلل التلألؤ من الكاشف مع مرور الوقت. يبلغ عمر النصف لإشارة الإنارة أكثر من 30 دقيقة ، وهو ما يعتمد إلى حد كبير على الوسط ونوع البكتيريا المستخدمة في التجربة23. بالإضافة إلى ذلك ، فإن أي اختلافات في وقت الحضانة (أي الوقت بين إضافة الكاشف إلى البكتيريا وقراءة التلألؤ) ستؤدي إلى قراءات غير متسقة لنفس تركيز البكتيريا. لوحظ اختلاف بنسبة 5٪ في إشارة الإنارة عند التقاطها في غضون 1 دقيقة بعد وقت الحضانة لمدة 5 دقائق وفقا لتعليمات الشركة الصانعة (الشكل التكميلي 2). مع أخذ هذه البيانات في الاعتبار ، تم تسجيل قراءات التلألؤ في غضون 1 دقيقة طوال فترة الدراسة للتأكد من أن فقدان الإشارة لم يكن أكثر من 5٪. علاوة على ذلك ، من المهم الحد من عدد العينات لكل لوحة لتقليل الخطأ الناتج عن تحلل التلألؤ من البئر الأول إلى البئر الأخير.
الحفاظ على السكان البكتيرية طوال فترة الدراسة
حاولت الطريقة نمذجة إزالة الدواء ودوران الحجم الزليلي من خلال الفصل المستمر للوسائط المستهلكة عن السكان البكتيريين في كل نقطة زمنية باستخدام الطرد المركزي عالي السرعة عند 10000 × جم لمدة 10 دقائق35. تضمن هذه الخطوة الحاسمة ترسيب جميع الخلايا البكتيرية القابلة للحياة وغير القابلة للحياة. علاوة على ذلك ، يتم إعادة تشكيل البكتيريا المترسبة بشكل موحد في MHB الطازج ونقلها إلى إعداد المحقنة ، مما يسهل الترحيل الكامل للميكروبات المصابة إلى الإعداد التجريبي. تعتمد قابلية استنساخ وموثوقية هذه الطريقة بشكل كبير على محاكاة التعرض المستمر للمضادات الحيوية للميكروبات المشتقة من اللقاح الأولي.
أحد القيود الرئيسية لهذه الطريقة هو أنها مقايسة شبه ثابتة لا تحاكي بدقة نصف عمر الدواء ودوران الزليلي المستمر. ومع ذلك ، فإن الاستبدال المتوسط المستمر يعوض جزئيا عن هذا القيد. كانت حساسية مقايسة الجدوى الميكروبية تعتمد على الإجهاد ، وتتراوح من 1 × 102-1 × 104 CFU / مل ، مما يحد من قدرة الكشف. علاوة على ذلك ، يجب رسم منحنى قياسي لكل كائن حي لأن نوع الإجهاد يساهم في حساسية وأداء الكاشف المضيء. قد تتأثر كل من ديناميكيات نمو البكتيريا ونشاط مركب الدواء المستخدم بالمكونات المتوسطة ، والتي يجب إجراء مزيد من التحقيق فيها.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
تم تمويل هذا العمل جزئيا من قبل منحة المعاهد الوطنية للصحة رقم AR077023 (R01) ومختبر هاريس لجراحة العظام. يشكر المؤلفون الدكتورة كيري لابلانتي وفريقها في جامعة رود آيلاند على توفير السلالات السريرية L1101 و L1163.
Materials
| 96 well plates – polystyrene, High Bind, white flat bottom wells, non-sterile, white, 100/cs | Corning, NY, USA | CLS3922-100EA | |
| 2-mercaptoethanol | Sigma Aldrich, Germany | ||
| ATCC 12600 | American Type culture Collection, VA, USA | ||
| BacTiter-Glo Microbial Cell Viability Assay | Promega Corporation, USA | G8231 | |
| BD Bacto Tryptic Soy Broth (Soybean-Casein Digest Medium) | Becton-Dickinson, USA | BD 211825 | purchased from Fisher Scientific, USA |
| BD Luer-Lok Syringe sterile, single use, 3 mL | BD, USA | 309657 | |
| BD Needle 5/8 in. single use, sterile, 25 G | BD, USA | 305122 | |
| BD BBL Dehydrated Culture Media: Mueller Hinton II Broth (Cation-Adjusted) | Becton-Dickinson, USA | B12322 | purchased from Fisher Scientific, USA |
| BD Difco Dehydrated Culture Media: Tryptic Soy Agar (Soybean-Casein Digest Agar) | Becton-Dickinson, USA | DF0369-17-6 | purchased from Fisher Scientific, USA |
| Boric Acid | Fisher Chemical, NJ, USA | ||
| Branson 1800 ultrasonic bath | Emerson, MO, USA | ||
| Corning Falcon Bacteriological Petri Dishes with Lid | Fisher Scientific, USA | 08-757-100D | |
| Gentamicin Sulfate | Fujian Fukang Pharmaceutical Co., Fuzhou, China | ||
| Greiner UV-Star 96 well plates | Sigma Aldrich, Germany | M3812-40EA | |
| Hydraulic press | Carver, Inc. Wabash, IN, USA | ||
| L1101 | Clinical strain from Dr Kerry Laplante, University of Rhode Island | ||
| L1163 | Clinical strain from Dr Kerry Laplante, University of Rhode Island | ||
| LSE benchtop shaking incubator | Corning, NY, USA | ||
| Methanol, Optima for HPLC, Fisher Chemical | Fisher Scientific, NJ, USA | A454-1 | |
| Napco CO2 6000 | Thermo Scientific, MA, USA | ||
| PBS, Phosphate Buffered Saline, 1X Solution, pH 7.4, Fisher BioReagents | Fisher Scientific, USA | BP24384 | |
| Phthaldiadehyde ≥97% (HPLC) | Sigma Aldrich, Germany | P1378-5g | |
| Plate reader (Synergy H1 | Biotek, VT, USA | ||
| press | Carver, Inc. Wabash, IN, USA | ||
| shaker Innova 2100 | New Brunswick Scientific, NJ, USA | ||
| ShopBot D2418 | ShopBot Tools, Inc., NC, USA | ||
| Sodium Hydroxide | Sigma Aldrich, Germany | ||
| Thermo Scientific Reagent Grade Deionized Water | Fisher Scientific, USA | 23-751628 | |
| UHMWPE | GUR1020, Celanese, TX, USA | ||
| Vancomycin Hydrochloride | Fagron, The Netherlands | 804148 | |
| WAB Turbula | WAB Turbula, Switzerland |
References
- Hunter, D. J., March, L., Chew, M. Osteoarthritis in 2020 and beyond: A Lancet Commission. Lancet. 396 (10264), 1711-1712 (2020).
- Sloan, M., Premkumar, A., Sheth, N. P. Projected volume of primary total joint arthroplasty in the U.S., 2014 to 2030. The Journal of Bone and Joint Surgery. American Volume. 100 (17), 1455-1460 (2018).
- Gao, J., Xing, D., Dong, S., Lin, J. The primary total knee arthroplasty: A global analysis. Journal of Orthopaedic Surgery and Research. 15 (1), 190 (2020).
- . UpToDate. Prosthetic joint infection: Treatment Available from: https://www.uptodate.com/contents/prosthetic-joint-infection-treatment (2022)
- Dapunt, U., Radzuweit-Mihaljevic, S., Lehner, B., Haensch, G. M., Ewerbeck, V. Bacterial infection and implant loosening in hip and knee arthroplasty: Evaluation of 209 cases. Materials. 9 (11), 871 (2016).
- Kamath, A. F., et al. Quantifying the burden of revision total joint arthroplasty for periprosthetic infection. The Journal of Arthroplasty. 30 (9), 1492-1497 (2015).
- Tande, A. J., Patel, R. Prosthetic joint infection. Clinical Microbiology Reviews. 27 (2), 302-345 (2014).
- Davidson, D. J., Spratt, D., Liddle, A. D. Implant materials and prosthetic joint infection: The battle with the biofilm. EFORT Open Reviews. 4 (11), 633-639 (2019).
- de Vor, L., Rooijakkers, S. H. M., van Strijp, J. A. G. Staphylococci evade the innate immune response by disarming neutrophils and forming biofilms. FEBS Letters. 594 (16), 2556-2569 (2020).
- Dapunt, U., Giese, T., Stegmaier, S., Moghaddam, A., Hänsch, G. M. The osteoblast as an inflammatory cell: Production of cytokines in response to bacteria and components of bacterial biofilms. BMC Musculoskeletal Disorders. 17, 243 (2016).
- González, J. F., Hahn, M. M., Gunn, J. S. Chronic biofilm-based infections: Skewing of the immune response. Pathogens and Disease. 76 (3), 023 (2018).
- Dapunt, U., Giese, T., Prior, B., Gaida, M. M., Hänsch, G. M. Infectious versus non-infectious loosening of implants: activation of T lymphocytes differentiates between the two entities. International Orthopaedics. 38 (6), 1291-1296 (2014).
- Tai, D. B. G., Patel, R., Abdel, M. P., Berbari, E. F., Tande, A. J. Microbiology of hip and knee periprosthetic joint infections: A database study. Clinical Microbiology and Infection. 28 (2), 255-259 (2022).
- Foster, T. J. Antibiotic resistance in Staphylococcus aureus. Current status and future prospects. FEMS Microbiology Reviews. 41 (3), 430-449 (2017).
- Kranjec, C., et al. Staphylococcal biofilms: challenges and novel therapeutic perspectives. Antibiotics. 10 (2), 131 (2021).
- Kahl, B. C., Becker, K., Löffler, B. Clinical significance and pathogenesis of staphylococcal small colony variants in persistent infections. Clinical Microbiology Reviews. 29 (2), 401-427 (2016).
- Li, C., Renz, N., Trampuz, A. Management of periprosthetic joint infection. Hip & Pelvis. 30 (3), 138-146 (2018).
- Davis, J. S., et al. Predictors of treatment success after periprosthetic joint infection: 24-month follow up from a multicenter prospective observational cohort study of 653 patients. Open Forum Infectious Diseases. 9 (3), (2022).
- Suhardi, V. J., et al. A fully functional drug-eluting joint implant. Nature Biomedical Engineering. 1, 0080 (2017).
- Gil, D., Grindy, S., Muratoglu, O., Bedair, H., Oral, E. Antimicrobial effect of anesthetic-eluting ultra-high molecular weight polyethylene for post-arthroplasty antibacterial prophylaxis. Journal of Orthopaedic Research. 37 (4), 981-990 (2019).
- Robu, A., et al. Additives imparting antimicrobial properties to acrylic bone cements. Materials. 14 (22), 7031 (2021).
- Balouiri, M., Sadiki, M., Ibnsouda, S. K. Methods for in vitro evaluating antimicrobial activity: A review. Journal of Pharmaceutical Analysis. 6 (2), 71-79 (2016).
- BacTiter-Glo microbial cell viability assay instructions for use of products G8230, G8231, G8232 and G8233. <101/bactiter-glo-microbial-cell-viability-assay-protocol. Promega Corporation Available from: https://www.promega.com/resources/protocols/technical-bulletins/101/bactiter-glo-microbial-cell-viability-assay-protocol/ (2022)
- Izakovicova, P., Borens, O., Trampuz, A. Periprosthetic joint infection: Current concepts and outlook. EFORT Open Reviews. 4 (7), 482-494 (2019).
- López-Torres, I. I., Sanz-Ruíz, P., Navarro-García, F., León-Román, V. E., Vaquero-Martín, J. Experimental reproduction of periprosthetic joint infection: Developing a representative animal model. The Knee. 27 (3), 1106-1112 (2020).
- Carli, A. v., et al. Quantification of peri-implant bacterial load and in vivo biofilm formation in an innovative, clinically representative mouse model of periprosthetic joint infection. The Journal of Bone and Joint Surgery. American Volume. 99 (6), 25 (2017).
- Humphries, R. M., et al. CLSI Methods Development and Standardization Working Group best practices for evaluation of antimicrobial susceptibility tests. Journal of Clinical Microbiology. 56 (4), 01934 (2018).
- Mueller, M., de la Peña, A., Derendorf, H. Issues in pharmacokinetics and pharmacodynamics of anti-infective agents: Kill curves versus MIC. Antimicrobial Agents and Chemotherapy. 48 (2), 369-377 (2004).
- Wijesinghe, G., et al. Influence of laboratory culture media on in vitro growth, adhesion, and biofilm formation of Pseudomonas aeruginosa and Staphylococcus aureus. Medical Principles and Practice. 28 (1), 28-35 (2019).
- Steixner, S. J. M., et al. Influence of nutrient media compared to human synovial fluid on the antibiotic susceptibility and biofilm gene expression of coagulase-negative Staphylococci In vitro. Antibiotics. 10 (7), 790 (2021).
- Sigma Aldrich. Mueller Hinton Broth (M-H Broth). Sigma Aldrich. , 70192 (2018).
- Thiriard, A., Raze, D., Locht, C. Development and standardization of a high-throughput Bordetella pertussis growth-inhibition assay. Frontiers in Microbiology. 11, 777 (2020).
- Clow, F., O’Hanlon, C. J., Christodoulides, M., Radcliff, F. J. Feasibility of using a luminescence-based method to determine serum bactericidal activity against Neisseria gonorrhoeae. Vaccines. 7 (4), 191 (2019).
- Kraus, V. B., Stabler, T. v., Kong, S. Y., Varju, G., McDaniel, G. Measurement of synovial fluid volume using urea. Osteoarthritis and Cartilage. 15 (10), 1217-1220 (2007).
- Gonçalves, F. D. A., de Carvalho, C. C. C. R. Phenotypic modifications in Staphylococcus aureus cells exposed to high concentrations of vancomycin and teicoplanin. Frontiers in Microbiology. 7, 13 (2016).
