Zeitschrift für medizinische Diagnosemethoden
Offener Zugang

Abstrakt

Eine neue Methode zur Quantifizierung der Bakterienadhärenz auf Implantatoberflächen in einem Rattenmodell mit implantatassoziierten Infektionen

Schroder ML, Angrisani N, Hegermann J, Windhagen H, Callieb T, et al.

Ziel: Implantatinfektionen in der elektiven orthopädischen Chirurgie sind nach wie vor ein klinisch relevantes Problem mit verheerenden Folgen für den Patienten. Daraus ergibt sich ein großer Bedarf an neuen Strategien zur Vorbeugung von Implantatinfektionen. Funktionalisierungen von Implantatoberflächen zur Reduzierung der mikrobiellen Anhaftung zeigen in vitro großes Potenzial , müssen jedoch in geeigneten Modellen in vivo getestet werden . Geeignete Bewertungsmethoden für die bakterielle Belastung der Implantatoberfläche sind für ihre Bewertung wichtig. Bislang wurde die gleichzeitige Bewertung der Quantität und Morphologie der bakteriellen Infektion in vivo nicht durchgeführt.
Methoden: Kubische Ti90/Al6/V4-Stäbe wurden in die Tibia von Lewis-Ratten eingesetzt und mit Staphylococcus aureus Stamm 36/07 in unterschiedlichen Konzentrationen infiziert. Nach 21 Tagen wurden explantierte Implantate auf lebende und tote Zellen untersucht. Die bakterielle Oberflächenbesiedlung wurde mittels konfokaler Mikroskopie analysiert und mithilfe der Software Imaris® × 64 über zwei verschiedene Ansätze (Spot-Methode und Volumenmethode) semiquantitativ bewertet. Darüber hinaus wurde die bakterielle Morphologie bewertet. Die Ergebnisse wurden mit radiologischen und histologischen Veränderungen verglichen.
Ergebnisse: Die neue semiquantitative CLSM-Auswertung zur Bewertung der bakteriellen Biomasse auf Implantatoberflächen wurde erfolgreich umgesetzt. Beide Methoden lieferten gleichwertige Ergebnisse. Die Ergebnisse der morphologischen Bewertung der bakteriellen Besiedlung waren denen der Quantifizierung ähnlich. Bei abnehmender Infektionskonzentration wurde eine Tendenz zur Zunahme der bakteriellen Biomasse und Biofilmbildung auf der Implantatoberfläche beobachtet. Im Gegensatz dazu zeigten die histologische und radiologische Bewertung sowie das relative Tibiaknochengewicht bei höheren Inokulationskonzentrationen schwerwiegendere Veränderungen.
Schlussfolgerung: In Kombination mit der morphologischen Bewertung des bakteriellen Erscheinungsbilds ist diese CLSM-basierte Bewertung ein geeignetes Instrument zur Bewertung der bakteriellen Belastung der Implantatoberfläche. In Kombination mit der radiologischen und histologischen Bewertung von Knochenveränderungen eignet sich dieses Modell zur Bewertung neuer Implantatoberflächen.