通过组织的X射线激发发光化学成像对植入物相关感染进行高空间分辨率化学成像

这项技术将使我们能够通过骨骼和组织对植入物相关感染的生化变化进行成像和绘制。我们可以获得植入物表面附近化学浓度变化的高分辨率图像。这将使我们能够监测植入物相关感染附近的当地化学环境。

展示细菌培养程序的是生物科学系的研究生Erin Levon。首先，打开 PMT 冷却器并执行其余的初始化步骤，然后再打开 PMT。然后打开成像系统控制软件，将载物台x轴和y轴移动到所需的起始位置。

通过升高或降低X射线源和/或载物台，将样品放在可移动的xyz载物台上，使射电发光装置位于聚毛细管聚焦光学元件下方5至5.5厘米处。此外，在激光十字头的帮助下将样品定位在 x-y 平面上，并移除聚焦光学元件以获得样品的 X 光片。固定成像机箱前门上的按钮联锁。

然后打开 X 射线源的电源。接下来，打开 X 射线控制软件。设置X射线功率并使用X射线控制软件打开X射线快门。

然后打开X射线相机的软件并点击曝光按钮进行X线平片。关闭曝光和X射线，然后打开存储模块门。将多毛细管光学元件再次连接到 X 射线源。

然后关闭盘柜，固定联锁，并打开 PMT 电源。接下来，打开成像系统控制软件并指定步长、扫描速度和扫描区域。设置完所有参数后，点击开始扫描 运行 按钮。

在关闭X射线的情况下运行背景扫描，以确定外壳中除样品以外的任何光线的暗计数。使用激光十字头确保样品处于正确位置后，关闭外壳并固定联锁。然后打开成像系统控制软件并输入步长、扫描速度和扫描区域的值。

设置完所有参数后，点击"运行"按钮开始扫描并在打开X射线的情况下获得样品的扫描。首先，以较大的步长和较高的扫描速度执行低分辨率扫描，以获得目标的初步图像。在获得样品所需区域的低分辨率扫描后，以较小的步长和较低的扫描速度获得更高分辨率的扫描。

为了制备1945年金黄色葡萄球菌的新鲜培养物，使用胰蛋白酶大豆琼脂平板中的一个菌落，在一周内划线接种三毫升无菌胰蛋白酶大豆汤。然后在 37 摄氏度下轻轻摇动细菌培养物 16 至 18 小时，直到固定期。接下来，通过在室温下以4， 000g离心10分钟从胰蛋白酶大豆肉汤中沉淀培养物，并用PBS洗涤沉淀两次。

使用线性范围使用 600 纳米的光密度量化细菌浓度，线性范围是验证比尔-朗伯定律的光密度范围。然后使用无菌PBS将样品稀释每毫升200， 000个细胞。通过高压灭菌对胰蛋白酶大豆琼脂进行灭菌，然后通过混合冷却至温度达到45摄氏度。

接下来，将细菌接种到胰蛋白酶大豆琼脂中。接下来，将稀释的细菌培养物移液到植入式传感器的表面上，并将100微升未接种的胰蛋白酶大豆琼脂移液到另一个无菌植入物上作为对照。在植入式传感器上再加入 100 微升未接种的胰蛋白酶大豆琼脂，然后在植入前在 37 摄氏度下孵育 48 小时。

完成扫描后，在MatLab中分别生成620纳米、700纳米和比例的图像，颜色的变化表明pH值的变化。由于碱性pH区域比酸性pH区域显着吸收发射光，因此较低的pH区域在620纳米处显示为更亮的信号。700纳米的闪烁体发射可作为闪烁体薄膜不一致、组织组成变化以及检测光学元件位置在扫描之间发生的任何变化的光谱参考。

样品需要正确放置在载物台上。在打开室内灯或打开外壳之前，应关闭PMT电源，并在高分辨率成像之前进行低分辨率扫描。我们可以使用超声波源代替X射线源进行超声发光化学成像，以监测与植入式医疗设备相关的pH变化。

是的，在系统优化后，我们能够检测到骨髓腔与可用于研究骨髓炎的骨表面相比的pH值变化。