Uudet mikrolevyjen ultraäänilaitteet sitkeiden biofilmien hajottamiseen

Biofilmit – pinnoille kiinnittyvät tiiviit mikrobiyhteisöt – kuuluvat mikrobiologian ja kliinisen diagnostiikan vaikeimpiin haasteisiin. Uusi mikrolevyjen ultraäänilaite UIP400MTP helpottaa suuren näytemäärän valmistelua. Vertaisarvioitujen tutkimusten analyysit osoittavat, että suorituskykyisistä ultraäänijärjestelmistä, kuten Hielscherin monikuoppalevyjen ultraäänilaitteista, on tulossa välttämättömiä laboratoriotyökaluja näiden sitkeiden rakenteiden irrottamiseen MBEC™-levyistä. Tämä mahdollistaa tarkemmat antimikrobiset testit ja nopeammat tutkimustyönkulut.

Biofilmin irrottaminen ultraäänikäsittelyllä

Tutkijat käyttävät yhä enemmän monikuoppalevyjen ultraäänikäsittelyä, sillä biofilmit voivat olla satoja kertoja vastustuskykyisempiä antibiooteille kuin vapaasti kelluvat planktoniset bakteerit. Tämä käy ilmi kahdesta merkittävästä tutkimuksesta, jotka käsittelevät Staphylococcus aureus -bakteerin, koagulaasinegatiivisten stafylokokkien ja Staphylococcus saprophyticus -bakteerin biofilmejä. Biofilmimatriisiin kiinnittyneillä mikrobeilla pienimmät kasvua estävät pitoisuudet (MIC) ja pienimmät bakteereja tappavat pitoisuudet (MBC) ovat huomattavasti suurentuneet ja ylittävät usein kliinisesti saavutettavat lääkeainepitoisuudet.

Tehokas testaus alkaa kuitenkin biofilmin solujen tehokkaasta ja luotettavasta irrottamisesta – ja juuri tässä UIP400MTP erottuu edukseen.

Biofilmiä kasvatetaan määrityslevyn tapeissa

Biofilmit: piilevä suoja antibiootteja vastaan

Molemmissa viitatuissa tutkimuksissa tutkijat havaitsivat antimikrobisen resistenssin huomattavaa lisääntymistä, kun bakteereja testattiin biofilmimuodossa:

MIC-arvot nousivat 2–32-kertaisiksi ja toisinaan vielä suuremmiksi planktonisiin soluihin verrattuna.
Tietyt isolaatit muuttuivat antibiooteille herkistä täysin resistenteiksi biofilmimuotoon siirryttyään.
Joidenkin biofilmien tappamiseen tarvittavat MBC-arvot ylittivät suurimmat testatut pitoisuudet, mikä korostaa niiden äärimmäistä sietokykyä.

Nämä havainnot korostavat, miksi biofilmien hajottaminen on ratkaisevan tärkeää: lääkeaineresistenssin tarkka profilointi edellyttää solujen vapauttamista suojaavasta matriisista, jotta niitä voidaan testata yksittäin.

Ratkaisu: mikrolevyjen ultraäänilaite UIP400MTP

Molemmissa tutkimuksissa käytettiin Hielscherin monikuoppalevyjen ultraäänilaitetta UIP250MTP erityisissä MBEC™-tappikansilaitteissa kasvatettujen biofilmien irrottamiseen. Monikuoppalevyn 5 minuutin ultraäänikäsittely irrotti biofilmin solut onnistuneesti tuoreeseen kasvatusväliaineeseen, minkä ansiosta tutkijat pystyivät mittaamaan MICB- ja MBCB-arvot erittäin toistettavasti.

Tämä menetelmä on laajalti käytössä, koska:

1. Se käsittelee kaikki kuopat samanaikaisesti ja tasaisesti, mikä on välttämätöntä vertailevassa antimikrobisessa testauksessa.
2. Akustinen kavitaatio hajottaa solunulkoisen matriisin tehokkaasti tuhoamatta soluja.
3. Se toimii saumattomasti biofilmien resistenssitutkimuksessa käytettävien MBEC-tappikansialustojen kanssa.

 
Keskeiset ominaisuudet, jotka vakuuttavat tutkijat välittömästi

• 400 watin ultraääniteho (20 kHz) biofilmin nopeaan ja perusteelliseen irrottamiseen
• Parametrien täydellinen hallinta, mukaan lukien syötetty energia (Ws/mL), amplitudi, lämpötila ja aika
• Sisäänrakennettu lämmönvaihdin ja kiertopumppu pitävät levyt viileinä ultraäänikäsittelyn aikana
• Ohjelmoitavat toimintatilat toistettaviin, automatisoituihin työnkulkuihin
• Tasainen ultraäänikäsittely koko levyn alueella. Katso alla oleva video!

Tasaisuustesti vahvistaa visuaalisesti homogeenisen kavitaatiokentän, jota biofilmin standardoitu hajottaminen edellyttää – sen saavuttaminen on tunnettu haaste pienempitehoisissa ultraäänikylvyissä.

Miksi tämä on tärkeää sairaaloille, laboratorioille ja antibioottien kehitykselle

Biofilmeihin liittyvät infektiot – virtsatieinfektioista katetreihin liittyviin verenkiertoinfektioihin – ovat tunnetusti vaikeahoitoisia. Tutkimukset osoittavat:

1. Tavanomainen antibioottitestaus planktonisilla soluilla aliarvioi todellisissa olosuhteissa esiintyvää resistenssiä.
2. Laadukas ultraäänikäsittely on välttämätöntä biofilmeistä peräisin olevien näytteiden valmistamiseksi tarkkaa analyysiä varten.
3. UIP400MTP:n kaltaiset työkalut auttavat kuromaan umpeen laboratoriotestauksen ja kliinisen todellisuuden välistä kuilua.

Antimikrobisen resistenssin lisääntyessä edelleen teknologiat, jotka parantavat biofilmitutkimuksen toistettavuutta ja luotettavuutta, voivat olla ratkaisevassa asemassa uusien hoitojen kehittämisessä.

Liitteenä olevista tutkimuksista voidaan tehdä yksi kiistaton johtopäätös: biofilmejä muodostavat bakteerit edellyttävät uusia testausmenetelmiä, ja monikuoppalevyjen ultraäänikäsittelystä – erityisesti Hielscher UIP400MTP:n kaltaisilla erittäin tehokkailla, ultraääntä tasaisesti jakavilla järjestelmillä – on nopeasti tulossa kultainen standardi biofilmien irrottamiseen MBEC-levyistä.

Mikrobiologian laboratorioille, lääkekehittäjille ja kliinisille tutkijoille nämä laitteet eivät enää pelkästään helpota työtä – niistä on tulossa välttämättömiä työkaluja biofilmimatriisiin kiinnittyneiden taudinaiheuttajien todellisen antibioottiresistenssin tarkkaan mittaamiseen.

 
Löydät tietoa monikuoppalevyjen ultraäänilaitteesta UIP400MTP täältä!