zdolność szczepów s. aureus i p. aeruginosa do formowania

zdolność szczepów s. aureus i p. aeruginosa do formowania

Anna WOŹNA, Patrycja SZYMCZYK, CAMT/ Katedra Technologii Laserowych,
Automatyzacji i Organizacji Produkcji, Wydział Mechaniczny, Politechnika Wrocławska,
Wrocław
Adam F. JUNKA, Katedra Mikrobiologii, Akademii Medycznej we Wrocławiu, Wrocław
ZDOLNOŚĆ SZCZEPÓW S. AUREUS I P. AERUGINOSA DO
FORMOWANIA BIOFILMU NA BIORESORBOWALNYCH
KOMPOZYTACH PLA-HAP WYTWORZONYCH W GENERATYWNEJ
TECHNOLOGII LASEROWEJ
THE ABILITY OF S. AUREUS and P. AERUGINOSA TO FORM
BIOFILM ON THE PLA-HAP BIORESORBABLE COMPOSITES
MADE WITH GENERATIVE LASER TECHNOLOGY
Słowa kluczowe: technologie addytywne, PLA-HAP, kompozyty, biofilm
bakteryjny
1. WSTĘP
W codziennej praktyce chirurgicznej coraz powszechniejsze staje się stosowanie
nowoczesnych technologii, do których zaliczany jest proces drukowania przestrzennego 3D.
Technika ta wykorzystywana jest m. in. do wytwarzania implantów stosowanych do
wypełniania ubytków kostnych. W niniejszej pracy opisano proces wytwarzania za pomocą
generatywnej technologii laserowej bioresorbowalnych kompozytów składających się z
polilaktydu i hydroksyapatytu, mineralnego składnika kości. Ponieważ infekcje związane z
kontaminacją implantów drobnoustrojami stanowią poważny problem terapeutyczny,
przeprowadzono ocenę zdolności szczepów: Staphylococcus aureus ATCC 6538 oraz
Pseudomonas aeruginosa ATCC 15441 do zasiedlania wytworzonych kompozytów.
2. WYTWARZANIE KOMPOZYTU BIORESORBOWALNEGO
Do wytworzenia bioresorbowalnych kompozytów zastosowano laserową technologię
generatywną polegającą na przetapianiu proszku wybranego materiału na podstawie modelu
cyfrowego, warstwa po warstwie, do momentu uzyskania gotowego elementu. Medium
łączącym cząstki proszku jest wiązka światła laserowego dostosowanego do wybranych
materiałów. Przykładową strukturę kompozytu PLA-HAP wytworzoną przy użyciu
przyrostowej technologii laserowej przedstawiono na Rys.1.
2,5 mm
20 µm
Rys. 1. Widok z góry na wytworzoną próbkę oraz jej struktura mikroskopowa.
XII Konferencja Naukowa Majówka Młodych Biomechaników im. prof. Dagmary Tejszerskiej
s. 154
Temperatury topnienia polimeru i ceramiki są tak bardzo rozbieżne, że topieniu można
poddać tylko jeden z komponentów. W związku z tym wytwarzany kompozyt charakteryzuje
się strukturą polimerowej matrycy w której zatopione są cząstki ceramiki. Materiał taki
zaimplementowany w miejsce przeszczepu wraz z upływem czasu ma za zadanie resorbować,
uwalniając jednocześnie cząstki ceramiki, które zostają wbudowywane w nowopowstałą sieć
kolagenową regenerującej się kości.
3. BADANIA MIKROBIOLOGICZNE
Wytworzony kompozyt, ze względu na swoje docelowe zastosowanie, wymaga weryfikacji
pod kątem własności biologicznych (cytotoksyczność względem tkanek pacjenta) oraz
mikrobiologicznych (oceny zdolności drobnoustrojów do rozwijania się na powierzchni
implantów). W celu przeprowadzenia badań mikrobiologicznych wytworzono próbki
o różnych stężeniach ceramiki (20% HAp i 30% HAp), które poddano inkubacji w obecności
drobnoustrojów będących częstymi czynnikami etiologicznymi zapaleń kości: Staphylococcus
aureus ATCC 6538 oraz Pseudomonas aeruginosa ATCC 15441 (Rys.2).
Rys. 2. Biofilm Staphylococcus aureus ATCC 6538 na badanym kompozycie (20% HAp).
Badanie miało na celu wskazanie zdolności ww szczepów do formowania biofilmu na
wytworzonym materiale. Ilościowe badania mikrobiologiczne wykazały wprost
proporcjonalną zależność między liczbą komórek bakteriyjnych, a stężeniem hydroksyapatytu
w próbkach.
LITERATURA
[1] D. A. Hollander, T. Wirtz, M. von Walter, R. Linker, A. Shulteis i O. Paar, „Development
of Individual Three-Dimensional Bone Substitutes Using “Selective Laser Melting”,”
European Journal of Trauma, tom 28, 2003, pp. 228-234
[2] Szymczyk P., Junka A., Ziółkowski G., Smutnicka D., Bartoszewicz M., Chlebus E.,
“The ability of S.aureus to form biofilm on the Ti-6Al-7Nb scaffolds produced by
selective laser melting and subjected to the different types of surface modifications”
Acta of Bioengineering and Biomechanics, tom 15, 2013 nr 1, s.69-76