将光学连贯性断层扫描和生物发光与预测建模集成在一起,以进行对抗甲基西林的定量评估. 黄金色的生物片

科学领域:

• 生物医学成像技术 生物医学成像技术
• 微生物学 微生物学
• 整形外科手术 整形外科手术

背景情况:

• 耐美西林黄金葡萄球菌 (MRSA) 生物膜感染在骨科创伤手术中带来了重大挑战.
• 目前的全身抗生素疗法通常对MRSA生物膜无效.
• 非侵入性,定量成像方法对于评估生物膜负担和治疗疗效至关重要,特别是对于像光动力学疗法 (PDT) 这样的新疗法.

研究的目的:

• 建立一个量化成像框架,结合生物发光和光学连贯性断层扫描 (OCT).
• 在浮游生物和生物膜状态下,将生物发光信号与可行的MRSA负担相关联.
• 确定生物膜密度和结构对生物发光-MRSA负荷关系的影响.

主要方法:

• 培养生物发光MRSA (SAP231-luxCDABE) 在浮游生物和生物膜形式使用体外模型.
• 收集了细菌生物发光强度 (BLI),殖民地形成单位 (CFU) 和基于OCT的生物膜厚度的数据.
• 开发了线性回归模型来预测单独使用BLI和结合生物膜密度 (CFU/体积) 的细菌计数.

主要成果:

• 生物发光在浮游生物培养中与CFU有很强的相关性 (R2=0.98).
• 在生物膜中,每CFU的BLI随密度下降,表明代谢下调,使BLI单独变得不那么可靠 (R2=0.59).
• 纳入生物膜密度 (CFU/体积) 改善了生物膜的预测 (R2=0.84),一个联合模型显示出很好的匹配 (R2=0.985),尽管生物膜和浮游生物状态之间的区别仍然很重要 (p=0.002).

结论:

• 生物发光本身就低估了密集,代谢抑制的MRSA生物膜中的细菌负担.
• 将BLI与OCT衍生的结构指标相结合,可以准确,非破坏性地量化可行的细菌负载.
• 这种综合方法为在转移性感染模型中对抗微生物疗法 (包括PDT) 的临床前评估提供了强大的工具.