X線励起発光によるインプラント関連感染症の高空間分解能化学イメージング 組織イメージング

この技術により、骨や組織を介したインプラント関連感染症の生化学的変化を画像化し、マッピングすることができます。インプラント表面近傍の化学物質濃度の変化を高解像度で画像化することができます。これにより、インプラント関連感染症の近くの局所的な化学環境を監視することができます。

細菌培養手順を実演するのは、生物科学科の大学院生であるエリン・レヴォンです。まず、PMT クーラーをオンにし、残りの初期化手順を実行してから PMT をオンにします。次に、イメージングシステム制御ソフトウェアを開き、ステージのx軸とy軸を目的の開始位置に移動します。

サンプルを可動xyzステージに置き、X線源および/またはステージを上下させることにより、ラジオ発光デバイスがポリキャピラリーフォーカス光学系から5〜5.5センチメートル下になるようにサンプルの高さを配置します。また、レーザークロスヘッドを使用して標本をx-y平面に配置し、サンプルのプレーンX線写真を取得するための集束光学系を取り外します。押しボタン式インターロックをイメージングエンクロージャの前面ドアに固定します。

次に、X線源の電源を入れます。次に、X線制御ソフトウェアを開きます。X線出力を設定し、X線制御ソフトウェアでX線シャッターを開きます。

次に、X線カメラのソフトウェアを開き、露出ボタンを押してプレーンX線写真を撮ります。露出とX線をオフにしてから、エンクロージャのドアを開きます。ポリキャピラリー光学系をX線源に再度接続します。

次に、エンクロージャーを閉じ、インターロックを固定して、PMT 電源装置をオンにします。次に、イメージングシステム制御ソフトウェアを開き、ステップサイズ、スキャン速度、およびスキャン領域を指定します。すべてのパラメータを設定したら、[実行]ボタンを押してスキャンを開始します。

X線をオフにしてバックグラウンドスキャンを実行し、サンプル以外のエンクロージャーに存在する光からの暗色カウントを決定します。サンプルがレーザークロスヘッドで正しい位置にあることを確認したら、エンクロージャを閉じてインターロックを固定します。次に、イメージングシステム制御ソフトウェアを開き、ステップサイズ、スキャン速度、およびスキャン領域の値を入力します。

すべてのパラメータを設定したら、[実行]ボタンを押してスキャンを開始し、X線をオンにしてサンプルのスキャンを取得します。まず、より大きなステップサイズとより高いスキャン速度で低解像度スキャンを実行して、ターゲットの予備画像を取得します。サンプルの目的の領域の低分解能スキャンを取得した後、より小さなステップサイズとより低いスキャン速度で高解像度スキャンを取得します。

黄色ブドウ球菌1945の新鮮な培養物を調製するには、トリプシン大豆寒天プレートからの1つのコロニーを使用し、1週間以内にストリークして、3ミリリットルの滅菌トリプシン大豆ブロスを接種します。次に、細菌培養物を摂氏37度で16〜18時間、固定期になるまで穏やかに振とうします。次に、トリプシン大豆ブロスから培養物を室温で10分間4, 000gの遠心分離によってペレット化し、ペレットをPBSで2回洗浄する。

ランベルトベールの法則が検証される光学密度範囲である線形範囲を使用して、600ナノメートルの光学密度を使用して細菌濃度を定量します。次に、滅菌PBSを使用してサンプルをミリリットルあたり200, 000細胞に希釈します。トリプシン大豆寒天をオートクレーブ滅菌し、温度が摂氏45度に達するまで混合して冷却します。

次に、菌をトリプシン大豆寒天培地に接種します。次に、希釈した細菌培養物を植込み型センサーの表面にピペットで移し、対照として別の滅菌インプラント上に100マイクロリットルの未接種トリプシン大豆寒天培地を移します。植込み型センサーの上に100マイクロリットルの未接種トリプシン大豆寒天を追加し、移植前に摂氏37度で48時間インキュベートします。

スキャン完了後、MatLabでそれぞれ620ナノメートル、700ナノメートル、比率の画像が生成され、色の変化はpHの変化を示していました。塩基性pH領域は酸性pH領域よりも放出された光を有意に吸収するため、低pH領域は620ナノメートルでより明るい信号として現れる。700ナノメートルでのシンチレータ発光は、シンチレータ膜の不整合、組織組成の変化、およびスキャンごとに検出光学系の位置で発生する変化のスペクトル基準として機能します。

サンプルはステージ上に正しく配置する必要があります。PMT電源は、室内の照明をオンにしたりエンクロージャを開いたりする前にオフにし、高解像度のイメージングの前に低解像度のスキャンを実行する必要があります。X線源の代わりに、超音波光源を使用して超音波発光化学イメージングを実行し、埋め込まれた医療機器に関連するpH変化をモニタリングすることができます。

はい、システムの最適化後、骨髄炎の研究に使用できる骨表面と比較して、骨の髄内腔のpH変動を検出することができました。