שיטה חדשנית לקביעת הפעילות האנטיבקטריאלית האורכית של חומרים פולטי תרופות
Summary
כאן, אנו מציגים פרוטוקול להערכת היעילות האנטיבקטריאלית של פולימר פולט אנטיביוטיקה כדי לדמות יישום קליני מניעתי באמצעות בדיקת כדאיות מיקרוביאלית זוהרת מבוססת ATP זמינה מסחרית בזמן אמת. שיטה זו מאפשרת ניטור של הפעילות האורכית של חומרים פולטי תרופות וניתן להתאים אותה באופן נרחב לבדיקת פלטפורמות אספקת תרופות אנטי-מיקרוביאליות.
Abstract
פוליאתילן במשקל מולקולרי גבוה במיוחד (UHMWPE) נמצא בשימוש נרחב בארתרופלסטיקות מפרקים כוללות כמשטח נושא עומס. דלקות מפרקים פריפרוסתטיות, שרובן מתרחשות זמן קצר לאחר החלפת המפרקים, מהוות כמעט 25% מכלל ניתוחי תיקון הברך, ומיגור מוחלט של זיהום חיידקי מהווה אתגר גדול. דרך מבטיחה להתמודד עם בעיה זו היא להבטיח אספקה מקומית מתמשכת של ריכוזי אנטיביוטיקה מספיקים כדי לעכב את החיידקים כדי לתמוך במניעה אנטיביוטית מערכתית שגרתית. יש מחקר מוגבר על פיתוח של מכשירים מקומיים יעילים לאספקת תרופות. למרות שניתן להשתמש בשיטות בדיקה אנטיבקטריאליות מבוססות לתרופות כדי לבדוק את היעילות האנטיבקטריאלית של חומרים פולטי תרופות, הן חסרות במונחים של מתן נתוני יעילות אנטיבקטריאליים בזמן אמת ולאורך שניתן לקשר אותם לפרופילי הפליטות של אנטיביוטיקה ממכשירים אלה. כאן, אנו מדווחים על מתודולוגיה ישירה ורב-תכליתית לקביעת היעילות האנטיבקטריאלית של שתלי UHMWPE פולטי אנטיביוטיקה. מתודולוגיה זו יכולה לשמש כפלטפורמה למניעת תרבית חיידקים בכל נקודת זמן של ניסוי ארוך וניתן להתאים אותה גם למכשירים מקומיים אחרים להעברת תרופות.
Introduction
דלקת מפרקים ניוונית היא מחלה ניוונית משמעותית ממנה סובלים 500 מיליון מבוגרים ברחבי העולם1. תקן הזהב בטיפול בדלקת מפרקים סופנית הוא החלפת מפרקים כוללת, אשר צפויה להתבצע בלמעלה מ -2 מיליון חולים בשנה בארצות הברית לבדה עד שנת 20302, כאשר גם הביקוש העולמי גדל מאוד 3,4. ההליך כולל החלפת משטחי הסחוס המפרקיים של המפרקים בחומרים סינתטיים נושאי עומס עשויים מתכת/קרמיקה ופוליאתילן בעל משקל מולקולרי גבוה במיוחד (UHMWPE). סה”כ החלפות המפרקים משפרות משמעותית את איכות החיים של חולים הסובלים מדלקת פרקים5, אך סיבוך משמעותי המסכן את ביצועי השתלים ואת שביעות רצונם של המטופלים הוא זיהום מפרקים פריפרוסתטי (PJI), המהווה 15%-25% מניתוחי התיקון6. הגורם לזיהום ברוב המקרים הוא האמין זיהום מיקרוביאלי של אתר השתל במהלך ניתוח7. האוכלוסייה המזהמת מתרחבת על משטחי השתל והרקמה8. מערכת החיסון של המאכסן מופעלת בתגובה, אך קצב הגדילה והיווצרות הביופילם של האורגניזמים המזהמים יכולים לאפשר להם לחמוק מתאי החיסון, מה שיכול להוביל לסערת ציטוקינים וכימוקינים מוגברת ללא חיסול החיידק 9,10,11. הזיהום העמוק שנוצר כתוצאה מכך של העצם מסכן את הקיבוע והביצועים של השתל, כמו גם את בריאותו של המטופל12.
Staphylococcus aureus ו staphylococci שלילי coagulase הם אורגניזמים סיבתיים השולטים של PJI13. חומרת זיהומים סטפילוקוקליים גבוהה בשל עמידותם המוגברת לאנטיביוטיקה, היווצרות ביופילם ויכולתם להתמיד כגרסאות מושבה קטנות14,15,16. זיהומים הקשורים לשתלים מתרחשים עקב הידבקות מיקרואורגניזמים על פני השטח של השתל והקמת מטריצת ביופילם מורכבת המאפשרת לחיידקים לחמוק מגורמים חיסוניים מזיקים של המאכסן ומריכוזים יעילים של אנטיביוטיקה14,15,16. שיטות הטיפול הקונבנציונליות כוללות שילובי אנטיביוטיקה תוך ורידי ודרך הפה לתקופה ממושכת17. חסרון מרכזי של גישה זו הוא הזמינות הביולוגית הנמוכה של התרופה באתר הזיהום והקושי להשיג ריכוזים מספיקים של אנטיביוטיקה כדי לחסל את החיידק באופן עקבי לאורך תקופת הטיפול, מה שמביא לעתים קרובות לתוצאות גרועות18. כדי להתמודד עם חסרונות אלה, שתל UHMWPE מקומי מתפקד באופן מלא ופולט תרופות תוכנן להבטיח שחרור מתמשך של ריכוזים יעילים של אנטיביוטיקה לחלל המפרק19. פליטה מקומית מהשתל פולט התרופה משמשת ככלי משלים למניעת צמיחה והתיישבות של כל החיידקים שנותרו לאחר הסרת השתל והטריית הרקמה. בדיקות אנטיבקטריאליות במבחנה של UHMWPE פולט אנטיביוטיקה זה יכולות להתבצע על ידי דגירה ישירה של החומר עם החיידקים וכימות החיידקים בשיטת צלחת התפשטות20,21. לחילופין, ניתן לבדוק אליציטוטים של מדיה אלואנטית כנגד חיידקים בשיטות כגון שיטת דיפוזיית דיסק אגר, שיטות דילול מרק ובדיקת הרג זמן22. כל השיטות הללו מסתמכות על תצפית גדילה כ-16-18 שעות לאחר איסוף האליציטוטים באמצעות ספירת מושבות ומדידות עכירות. את הפליטות של אנטיביוטיקה ממכשירים כאלה ניתן לכמת לאורך זמן באמצעות שיטות אלה במבחנה; עם זאת, כדי לקבוע את הערך התרגומי של פרופילי ריכוז אלה, יש צורך בשיטת מבחנה חזקה בזמן אמת להערכת פעילות אנטיבקטריאלית.
בדיקת הכדאיות המיקרוביאלית ששימשה במחקר זה פותחה לכימות של חיידקים בני קיימא על ידי מדידת הלומינסנציה המתאימה לאדנוזין טריפוספט (ATP) המשתחרר מתא חיידק חי באמצעות טכנולוגיית זיהוי מבוססת לוציפרין-לוציפראז. ATP, כמטבע האנרגיה של תאים חיים, משמש אינדיקטור ישיר של תאים קיימא מבחינה פיזיולוגית. מגיב מבצע ליזה התא, אשר משחרר מולקולות ATP מתאים קיימא כי הם מזוהים לאחר מכן בצורה של luminescence. להארה זו יש קשר ישיר לשיעור תאי החיידקים הקיימים במדגם23. זוהי בדיקה בזמן אמת, פשוטה, רב-תכליתית, מהירה, מבוססת מגיב יחיד, שניתן להתאים למגוון עיצובים ותנאים של בדיקות עם מיקרואורגניזמים גראם-חיוביים וגראם-שליליים כאחד. כאן אנו מדווחים על שיטה לקביעת הפעילות האנטיבקטריאלית בזמן אמת של UHMWPE פולט אנטיביוטיקה המודגרת עם זנים מעבדתיים וקליניים של S. aureus באמצעות בדיקת הרג זמן שונה המבוססת על בדיקת הכדאיות המיקרוביאלית (למשל, BacTiter Glo). בעוד שהמתודולוגיה מתוארת עם חומר שתל ספציפי ויישום אורתופדי ספציפי, השיטה יכולה לספק פלטפורמה לבדיקת מכשירים אחרים למתן אנטיביוטיקה עם יישומים קליניים.
Protocol
Representative Results
Discussion
משלוח מתמשך מקומי של אנטיביוטיקה הוא כלי הכרחי בניהול זיהומים מפרקים periprosthetic. אנטיביוטיקה סיסטמית היא האסטרטגיה העיקרית במיגור זיהום חיידקי, והאלוציה המקומית משמשת ככלי משלים למניעת צמיחה והתיישבות של כל החיידקים שנותרו לאחר הסרת השתל והטריית הרקמה. המטרה של האזור היעיל מתחת לעקומה (ריכוז לאורך תקופה) לאנטיביוטיקה עם מתן מקומי אינה מובנת היטב. את ההתחמקות של אנטיביוטיקה ממכשירים כאלה ניתן לכמת לאורך זמן במבחנה; עם זאת, כדי לקבוע את הערך התרגומי של פרופילי ריכוז אלה, יש צורך בשיטה חזקה במבחנה להערכת פעילות אנטיבקטריאלית. במאמר זה, שיטה אחת כזו בזמן אמת מתוארת כדי לקבוע את הפעילות האנטיבקטריאלית של UHMWPE פולט תרופות לשמש כמכשיר משלוח מתמשך בהחלפת מפרקים.
ניטור בזמן אמת של כדאיות חיידקים הוא פרמטר מכריע של עניין, ושיטות מיקרוביולוגיות קונבנציונליות חסרות את המסגרת כדי להתאים היבט ספציפי זה של המחקר. בדיקת הכדאיות המיקרוביאלית ששימשה במחקר זה פותחה לכימות של חיידקים בני קיימא על ידי מדידת הזוהר המתאים לאדנוזין טריפוספט (ATP). כדי לחקור באופן ישיר את הפעילות תלוית הזמן של האנטיביוטיקות הנמהלות מחומרי השתל, הודגרו איתם שלושה זנים שונים בעלי פרופילי רגישות אנטיביוטיים מובהקים. הרציונל לשימוש בזנים מעבדתיים וקליניים בעלי עמידות משתנה לגנטמיצין וונקומיצין היה להבין את טווח הפעילות של פורמולציית שתל נתונה. יתר על כן, הפעילות האנטיבקטריאלית והיעילות נגד אוכלוסיות מובחנות אלה תלויות בעיתוי מתן התרופה. השיטה מתמקדת בהיתכנות של טיפול מונע נגד זנים אלה בהתבסס על >70% מדלקות המפרקים הפריפרוסתטיות הנגרמות כתוצאה מזיהום הפצע בזמן הניתוח24.
כחיסון התחלתי לפיתוח שיטה זו, 1 x 105 CFU/mL שימש. ריכוזי זיהום שונים שימשו עבור מודלים של בעלי חיים, אם כי לא הרבה ידוע על עומס הזיהום הרלוונטי מבחינה קלינית עבור PJI. מודלים של זיהום בבעלי חיים עבור PJI נקבעו באופן שגרתי באמצעות 1 x 105 CFU, וטווח דומה נמצא בשימוש נרחב בשיטות סטנדרטיות (CLSI) כדי לקבוע פעילות אנטיבקטריאלית25,26,27. שימוש ב- 1 x 105 CFU/mL כריכוז זיהום ראשוני איפשר לנו להעריך הן את פרמטרי הגידול והן את פרמטרי החיסול בו זמנית.
באופן קונבנציונלי, ערכי MIC נקבעים עבור ריכוז אנטיביוטי קבוע עבור מספר מסוים של חיידקים, והם אינם מצליחים להדגים את קצב הפעולה האנטיבקטריאלית. בשל היבט זה, ערכי MIC אינם מספקים הבחנה כמותית לתיאור פרופיל הפעילות האנטי-מיקרוביאלית28. הנתונים מהשיטה הנוכחית מדגישים את היתרון של הערכת קינטיקה קטלנית תלוית זן של אנטיביוטיקה במקום להשתמש במיקרופון כדי לקבל החלטות מינון. באמצעות שיטה זו ניתן היה להבדיל הן את ההיקף והן את הקצב שבו חומרי השתל השפיעו על הזנים השונים. גנטמיצין שנפלט מרצועות חומר השתל היה יעיל בחיסול L1163 ביום אחד ובחיסול ATCC 12600 תוך 2-3 ימים, אך הוא לא היה יעיל במיגור L1101 (איור 4). בנוסף לחוסר הפעילות הצפוי של אלוציית גנטמיצין כנגד L1101 (MIC >32 מיקרוגרם/מ”ל) בשל העמידות הטבועה בגנטמיצין (איור 4C), נצפתה התמדה של תת-אוכלוסיות כאשר נחשפו לוונקומיצין, שעבורו L1101 מפגין עמידות בינונית. לעומת זאת, L1163 חוסל סופית בנוכחות UHMWPE פולט ונקומיצין למרות שהפגין עמידות בינונית דומה לוונקומיצין כמו L1101 (מיקרופון של 8 מיקרוגרם/מ”ל נצפה בשני הזנים).
התצפיות שקצב הפעילות של גנטמיצין כנגד 12600 ו-L1163, שהם רגישים לגנטמיצין עם ערכי MIC דומים (מיקרופון של 1μg/mL נצפה עבור שני הזנים), היה שונה, כמו גם שמידת הפעילות של ונקומיצין כנגד L1101 ו-L1163 עמידים בינונית הייתה שונה (איור 4A,B), תמך בהשערה כי שיטה זו בזמן אמת בנוכחות החומר הפולט יכולה להבדיל בין הבדלים אורכיים בפעילות.
בנוסף לערך התרגומי של התוצאות בפירוש מידת היעילות של ריכוז מדולל נתון נגד חיידקים אלה, ישנם מספר יתרונות מתודולוגיים ניסיוניים. (1) ריכוז החיידקים נקבע באופן מיידי בזמן נתון, בניגוד לשיטות המקובלות שבהן מודגרים על החיידקים במרק או על אגר במשך 18-24 שעות כדי לקבוע את הכדאיות. תקופת גדילה זו יכולה לספק זמן נוסף לחיידקים להתאושש מעקה אנטיביוטית, ולהציג מקור אפשרי נוסף לטעות/שונות. (2) המדיה מוחלפת ללא הרף תוך שמירה על החיידקים, אשר דומים יותר לתנאי in vivo מאשר לתנאים סטטיים. (3) בדיקה זו כוללת מטבעה את קינטיקה שחרור התרופה מהשתל, המאפשרת חיזוי ביצועים טוב יותר. (4) השיטה פותחה באמצעות חומרים מתכלים זמינים בדרך כלל ללא צורך במכונות ספציפיות או יקרות.
שיטות בדיקות חוץ גופיות חזקות להערכת יישומים למתן תרופות נחוצות לפני שממשיכים למחקרים בבעלי חיים in vivo ולניסויים קליניים. ניתן לשנות ולהתאים בדיקה זו כדי להתאים לגישות שונות ולפלטפורמות אספקת תרופות כגון חלקיקים, ג’לים, יריעות וחומרים פולטי תרופות אחרים כדי לקבוע את היעילות של חיסול חיידקים במערך מדומה במבחנה. ניתן לבצע שינויים במערך הדגימה על ידי שינוי לסביבה בינונית מתאימה במבחנה, אשר הוכחה כמשפיעה על פעילותן של מספר אנטיביוטיקות29,30.
השיטה גם מאפשרת קביעת חיידקים דבקים בת קיימא, וזה מבטיח, שכן שיטות קונבנציונליות לקביעת ריכוז מינימלי של ביעור ביופילם גוזלות זמן רב ומספקות תוצאות לא עקביות. עם זאת, השיטה תיבדק בקפדנות על ביופילמים כדי לפתח מתודולוגיה אמינה וחזקה כדי לקבוע את רגישותה. השיטה הזוהרת מבוססת ATP יכולה להיות רגישה מספיק כדי לזהות צורות קיימא של חיידקים בביופילמים, כולל מתמידים, אשר עשויים או לא יכולים להיות מזוהים על צלחת אגר כמו מושבות גלויות. יחד, לפלטפורמה רב-תכליתית זו יש פוטנציאל לשלב פרמטרים רלוונטיים לתיעוד תצפיות בזמן אמת על הפעילות האנטי-בקטריאלית והאנטי-ביופילמית של תרופות מעניינות.
יעילותה של שיטה זו נשלטת על ידי ההיבטים הבאים:
מאפייני אלוציה קבועים מראש וגודל מדגם
ניתן לזהות את פרופיל האלוציה של החומר פולט האנטיביוטיקה בניסוי נפרד לפני מדידת פעילות אנטיבקטריאלית זו, כך שניתן יהיה לקבוע את כמות החומר הדרושה לביצוע הניסוי באופן פעיל בזמן שנקבע.
קביעת מיכל ונפח
חשוב לתכנן מערך שבו נפח המדיה של הניסוי יכול להכיל את כל שטח הפנים של אותו חומר ולהבטיח נפח מספיק לשחרור ללא הפרעה של התרופה מהמשטח הטעון בתרופה. המערך בו נעשה שימוש התבסס על ניסויים קודמים, והבטיח תנאי “כיור מושלמים” לתרופות הידרופיליות אלה, כך שפיזורן לא ייפגע על ידי מגבלות מסיסות.
מאפייני מדיה צמיחה
יש לחקור את בחירת מדיית הגידול כדי להבטיח את היציבות ואת הביצועים האופטימליים של התרופה שנבחרה29. מרק מולר הינטון מותאם קטיון (CAMHB), הנמצא בשימוש נרחב בשיטת דילול המרק, שימש לקביעת המיקרופון של אנטיביוטיקה ידועה. התווך מאפשר פעילות מיטבית של התרופה ללא הפרעה של הצטברות מטבוליטים שניונית רעילה31. מגיב הבדיקה נבדק ודווח יציב בסוגים שונים של מדיה, כולל אלה עם רכיבי סרום23,28. למרות שערכי יחידות ההארה היחסיים עשויים להשתנות בין מדיות שונות, הוכח כי רכיבי המדיה אינם מפריעים לבדיקה32,33. נפח הניסוי הותאם עוד יותר ל -1.5 מ”ל, שהוא קרוב לנפח הנוזל הסינוביאלי הקיים בחלל מפרק ברך בוגר34.
יציבות טמפרטורה עבור הבדיקה
הטיפול וההוספה של מגיב זוהר לבדיקה יבוצעו באופן עקבי על פני ניסויים. שינויי טמפרטורה משנים את רגישות הבדיקה, ולכן חשוב לדגור על מגיב בטמפרטורת החדר במשך שעתיים לפני הוספתו לחיידק23.
זמן דגירה מגיב
ההארה מהמגיב דועכת עם הזמן. לאות הזוהר יש זמן מחצית חיים של יותר מ-30 דקות, אשר תלוי במידה רבה בתווך ובסוג החיידק ששימש בניסוי23. בנוסף, כל הבדל בזמן הדגירה (כלומר, הזמן בין הוספת הריאגנט לחיידקים לבין קריאת ההארה) יגרום לקריאות לא עקביות עבור אותו ריכוז חיידקים. הבדל של 5% נצפה באות הזוהר כאשר נלקח תוך דקה אחת לאחר זמן הדגירה של 5 דקות בהתאם להוראות היצרן (איור משלים 2). בהתחשב בנתונים אלה, קריאות ההארה נרשמו תוך דקה אחת לאורך המחקר כדי להבטיח שאובדן האות לא יעלה על 5%. יתר על כן, חשוב להגביל את מספר הדגימות לכל צלחת כדי להפחית את השגיאה שהוצגה עקב דעיכת לומינסנציה מהבאר הראשונה לבאר האחרונה.
שמירה על אוכלוסיית החיידקים לאורך כל המחקר
השיטה ניסתה למדל את פינוי התרופה ואת מחזור הנפח הסינוביאלי על ידי הפרדה מתמדת של המדיה המשומשת מאוכלוסיית החיידקים בכל נקודת זמן באמצעות צנטריפוגה במהירות גבוהה של 10,000 x גרם למשך 10 דקות35. שלב קריטי זה מבטיח את שקיעת כל תאי החיידקים בני קיימא ושאינם בני קיימא. בהמשך לכך, החיידקים המשוקעים משוחזרים באופן אחיד ב-MHB טרי ומועברים למערך המזרקים, מה שמקל על הנשיאה המלאה של אוכלוסיית החיידקים הפגועה בחזרה למערך הניסוי. יכולת השחזור והאמינות של שיטה זו מסתמכות במידה רבה על סימולציה של חשיפה מתמשכת של אנטיביוטיקה לאוכלוסיית החיידקים שמקורה בחיסון הראשוני.
מגבלה מרכזית של שיטה זו היא שמדובר בבדיקה חצי-סטטית שאינה מדמה במדויק מחצית חיים של תרופות ותחלופה סינוביאלית רציפה. עם זאת, החלפה מתמשכת בינונית מפצה חלקית על מגבלה זו. הרגישות של בדיקת הכדאיות המיקרוביאלית הייתה תלוית זן, ונעה בין 1 x 102-1 x 104 CFU/mL, מה שמגביל את יכולת הגילוי. יתר על כן, יש לשרטט עקומה סטנדרטית עבור כל אורגניזם מכיוון שסוג הזן תורם לרגישות ולביצועים של מגיב זוהר. הן הדינמיקה של צמיחת החיידקים והן הפעילות של תרכובת התרופה המשומשת עשויות להיות מושפעות מהמרכיבים הבינוניים, אשר יש להמשיך ולחקור.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
עבודה זו מומנה חלקית על ידי מענק המכונים הלאומיים לבריאות מס ‘AR077023 (R01) ועל ידי המעבדה האורתופדית האריס. המחברים מודים לד”ר קרי לפלנט ולצוותה באוניברסיטת רוד איילנד על אספקת הזנים הקליניים L1101 ו-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).
