Neue Mikroplatten-Ultraschallgeräte zum Aufbrechen hartnäckiger Biofilme

Biofilme – dichte mikrobielle Gemeinschaften, die an Oberflächen haften – gehören zu den größten Herausforderungen in der Mikrobiologie und klinischen Diagnostik. Das neue Mikroplatten-Ultraschallgerät UIP400MTP erleichtert die Probenvorbereitung mit hohem Probendurchsatz. Analysen wissenschaftlich begutachteter Studien zeigen, dass sich leistungsstarke Ultraschallsysteme wie die Multiwell-Platten-Ultraschallgeräte von Hielscher zu unverzichtbaren Laborgeräten für das Ablösen dieser hartnäckigen Strukturen von MBEC™-Platten entwickeln. Dies ermöglicht genauere Tests der antimikrobiellen Wirksamkeit und schnellere Forschungsabläufe.

Biofilmablösung durch Ultraschallbehandlung

Wissenschaftler setzen zunehmend auf die Beschallung von Multiwell-Platten, da Biofilme laut zwei bedeutenden Studien zu Biofilmen von Staphylococcus aureus, koagulasenegativen Staphylokokken und Staphylococcus saprophyticus mehrere hundertmal so resistent gegen Antibiotika sein können wie frei schwebende planktonische Bakterien. Wenn diese Mikroorganismen in eine Biofilmmatrix eingebettet sind, weisen sie drastisch erhöhte minimale Hemmkonzentrationen (MICs) und minimale bakterizide Konzentrationen (MBCs) auf, die häufig über den klinisch erreichbaren Wirkstoffkonzentrationen liegen.

Wirksame Tests beginnen jedoch mit einer effizienten, zuverlässigen Ablösung der Biofilmzellen – und hier zeichnet sich das UIP400MTP aus.

Auf den Stiften einer Assay-Platte wird ein Biofilm kultiviert

Biofilme: Ein verborgener Schutzschild gegen Antibiotika

In beiden zitierten Studien dokumentierten die Forscher drastische Zunahmen der antimikrobiellen Resistenz, wenn Bakterien in Biofilmform getestet wurden:

Die MIC-Werte stiegen im Vergleich zu planktonischen Zellen auf das 2- bis 32-Fache, teilweise sogar darüber hinaus.
Bestimmte Isolate, die zuvor empfindlich gegenüber Antibiotika waren, wurden vollständig resistent, sobald sie sich im Biofilmzustand befanden.
Bei einigen Biofilmen waren MBC-Werte erforderlich, die über den höchsten getesteten Konzentrationen lagen, was ihre extreme Toleranz verdeutlicht.

Diese Ergebnisse unterstreichen, warum das Aufbrechen von Biofilmen entscheidend ist: Für eine genaue Bestimmung des Wirkstoffresistenzprofils müssen die Zellen aus der schützenden Matrix freigesetzt werden, damit sie einzeln getestet werden können.

Die Lösung: Das Mikroplatten-Ultraschallgerät UIP400MTP

In beiden Studien wurde das Multiwell-Platten-Ultraschallgerät UIP250MTP von Hielscher eingesetzt, um Biofilme abzulösen, die auf speziellen MBEC™-Vorrichtungen mit Stiftdeckeln gewachsen waren. Durch eine 5 Minuten dauernde Beschallung der Multiwell-Platte wurden die Biofilmzellen erfolgreich in frischem Medium abgelöst. Dadurch konnten die Forscher MICB und MBCB mit hoher Reproduzierbarkeit messen.

Diese Technik wird häufig eingesetzt, weil:

1. Sie alle Wells gleichzeitig und gleichmäßig behandelt, was für vergleichende Tests der antimikrobiellen Wirksamkeit unerlässlich ist.
2. Akustische Kavitation die extrazelluläre Matrix wirksam aufbricht, ohne Zellen zu zerstören.
3. Sie problemlos mit MBEC-Plattformen mit Stiftdeckeln funktioniert, die in der Forschung zur Resistenz von Biofilmen eingesetzt werden.

 
Wichtige Merkmale, die Forscher sofort überzeugen

• 400 Watt Ultraschallleistung (20 kHz) für eine schnelle, gründliche Biofilmablösung
• Vollständige Kontrolle der Parameter einschließlich Energieeintrag (Ws/mL), Amplitude, Temperatur und Zeit
• Integrierter Wärmetauscher mit Umwälzpumpe, um die Platten während der Beschallung kühl zu halten
• Programmierbare Betriebsmodi für wiederholbare, automatisierte Arbeitsabläufe
• Gleichmäßige Beschallung über die gesamte Fläche der Platten. Sehen Sie sich das folgende Video an!

Der Gleichmäßigkeitstest bestätigt visuell das homogene Kavitationsfeld, das für ein standardisiertes Aufbrechen von Biofilmen erforderlich ist – eine bekannte Herausforderung bei Ultraschallbädern mit geringerer Leistung.

Warum dies für Krankenhäuser, Labore und die Antibiotikaentwicklung relevant ist

Biofilmassoziierte Infektionen – von Harnwegsinfektionen bis hin zu katheterassoziierten Blutstrominfektionen – sind bekanntermaßen schwer zu behandeln. Die Studien zeigen:

1. Herkömmliche Antibiotikatests an planktonischen Zellen unterschätzen die unter realen Bedingungen bestehende Resistenz.
2. Eine qualitativ hochwertige Ultraschallbehandlung ist entscheidend für die präzise Vorbereitung von Proben aus Biofilmen.
3. Geräte wie das UIP400MTP helfen, die Lücke zwischen Labortests und klinischer Realität zu schließen.

Da die antimikrobielle Resistenz weiter zunimmt, können Technologien, die die Reproduzierbarkeit und Zuverlässigkeit in der Biofilmforschung verbessern, eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung neuer Therapien spielen.

Die beigefügten Studien lassen eine Schlussfolgerung unmissverständlich erkennen: Biofilmbildende Bakterien erfordern neue Testansätze, und die Beschallung von Multiwell-Platten – insbesondere mit äußerst leistungsstarken Ultraschallsystemen mit gleichmäßiger Ultraschallverteilung wie dem UIP400MTP von Hielscher – entwickelt sich rasch zum Goldstandard für das Ablösen von Biofilmen von MBEC-Platten.

Für mikrobiologische Labore, pharmazeutische Entwickler und klinische Forscher sind diese Geräte längst mehr als nur praktische Hilfsmittel – sie werden zu unverzichtbaren Werkzeugen für die genaue Messung der tatsächlichen Antibiotikaresistenz von in Biofilme eingebetteten Krankheitserregern.

 
Hier finden Sie Informationen zum Multiwell-Platten-Ultraschallgerät UIP400MTP!