留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

不同3D打印精度制作的生物材料表面形貌对表皮葡萄球菌生物膜形成影响

杨政鸿 宁明杰 何大千 杨猛哲 黄永平 黄云超

杨政鸿, 宁明杰, 何大千, 杨猛哲, 黄永平, 黄云超. 不同3D打印精度制作的生物材料表面形貌对表皮葡萄球菌生物膜形成影响[J]. 昆明医科大学学报, 2022, 43(2): 12-17. doi: 10.12259/j.issn.2095-610X.S20220228
引用本文: 杨政鸿, 宁明杰, 何大千, 杨猛哲, 黄永平, 黄云超. 不同3D打印精度制作的生物材料表面形貌对表皮葡萄球菌生物膜形成影响[J]. 昆明医科大学学报, 2022, 43(2): 12-17. doi: 10.12259/j.issn.2095-610X.S20220228
Zhenghong YANG, Mingjie NING, Daqian HE, Mengzhe YANG, Yongping HUANG, Yunchao HUANG. Effect of Surface Topography on Staphylococcus Epidermidis Biofilm Formation by Different 3D Printing Thickness of Biomaterials[J]. Journal of Kunming Medical University, 2022, 43(2): 12-17. doi: 10.12259/j.issn.2095-610X.S20220228
Citation: Zhenghong YANG, Mingjie NING, Daqian HE, Mengzhe YANG, Yongping HUANG, Yunchao HUANG. Effect of Surface Topography on Staphylococcus Epidermidis Biofilm Formation by Different 3D Printing Thickness of Biomaterials[J]. Journal of Kunming Medical University, 2022, 43(2): 12-17. doi: 10.12259/j.issn.2095-610X.S20220228

不同3D打印精度制作的生物材料表面形貌对表皮葡萄球菌生物膜形成影响

doi: 10.12259/j.issn.2095-610X.S20220228
基金项目: 国家自然科学基金资助项目(81960335);云南省教育厅科学研究基金资助项目(2019Y0362)
详细信息
    作者简介:

    杨政鸿(1997~),男,云南曲靖市人,在读硕士研究生,主要从事胸部肿瘤和生物材料感染相关研究

    通讯作者:

    黄云超,E-mail: huangych2001@aliyun.com

  • 中图分类号: R318.08

Effect of Surface Topography on Staphylococcus Epidermidis Biofilm Formation by Different 3D Printing Thickness of Biomaterials

  • 摘要:   目的   探讨不同3D打印精度制作的生物材料表面形貌对表皮葡萄球菌生物膜形成的影响。   方法   以医用3D打印原材料光敏树脂MED610为材料,使用光固化成型技术分别按照16 μm、30 μm、100 μm层厚制作样本。测量样本表面粗糙轮廓的算术平均偏差 Ra、轮廓的最大高度Rz,静态角接触法检测样本疏水性。与表皮葡萄球菌标准株RP62A于振荡器上共培养,分别在2 h、6 h、12 h、24 h、30 h时取出材料表面,激光共聚焦显微镜测量单位视野细菌群落数量,扫描电镜观察材料表面生物膜形成情况。   结果   16 μm层厚制作生物材料表面RaRz值较30 μm层厚与60 μm制作样本较小,不同层厚制作材料表面疏水性无明显差异(P > 0.05)。与表皮葡萄球菌共培养2 h、6 h时,16 μm组材料表面少量表皮葡萄球菌分散在材料表面,无细菌聚集现象出现,单位视野细菌群落数量明显低于30 μm组与100 μm组( P < 0.05)。培养12 h、24 h、30 h时,各组材料表面均可观察到生物膜形成,单位视野细菌群落数量无明显差异( P > 0.05)。   结论   在3D打印中以不同层厚制作出的材料表面粗糙度影响大,但对材料疏水性无明显影响。层厚越薄制作出的材料在感染早期不利于表皮葡萄球菌黏附。
  • 图  1  扫描电子显微镜(SEM)图像显示表皮葡萄球菌在不同层厚的材料表面不同时间形成的生物膜(10 µm)

    A1:16 μm组2 h;A2:16 μm组6 h;A3:16 μm组30 h;B1:30 μm组2 h;B2:30 μm组6 h;B3:30 μm组30 h;C1:100 μm组2 h;C2:100 μm 组6 h;C3:100 μm 组30 h。

    Figure  1.  Scanning electron microscopy (SEM) images of biofilms formed by Staphylococcus epidermidis occure at different thicknesses and different times. Scale bar represented (10 µm)

    表  1  不同层厚制作材料表面粗糙度( $ \bar x \pm s $

    Table  1.   Surface roughness of materials of different thickness ( $ \bar x \pm s $

    组别 Ra Rz
    16 μm 0.12 ± 0.03 0.51 ± 0.24
    30 μm 0.19 ± 0.02 1.29 ± 0.36
    100 μm 0.33 ± 0.03 2.32 ± 0.33
    统计量 92.978 41.241
    P < 0.001 < 0.001
    下载: 导出CSV

    表  2  不同层厚制作对材料疏水性影响( $ \bar x \pm s $

    Table  2.   Influence of different thickness on hydrophobicity of materials ( $ \bar x \pm s $

    组别 蒸馏水 甘油
    16 μm 86.3 ± 1.6 76.8 ± 1.3
    30 μm 84.5 ± 0.9 78.3 ± 1.6
    100 μm 85.6 ± 1.3 78.9 ± 1.5
    统计量 2.273 2.701
    P 0.146 0.108
    下载: 导出CSV

    表  3  同层厚制作材料表面单位视野表皮葡萄球菌群落数量( $ \bar x \pm s $

    Table  3.   Number of Staphylococcus epidermidis community per field of vision on the surface of the same thickness material ( $ \bar x \pm s $

    组别 2 h 6 h 12 h 24 h 30 h
    16 μm 1.12 ± 0.72 4.71 ± 1.25 12.96 ± 1.95 18.62 ± 1.75 16.15 ± 2.03
    30 μm 4.51 ± 1.04 8.95 ± 1.09 11.64 ± 1.56 19.39 ± 2.07 15.38 ± 1.85
    100 μm 6.82 ± 1.25 10.86 ± 0.76 13.77 ± 2.05 20.44 ± 2.21 15.71 ± 2.15
    统计量 38.965 44.891 1.676 1.016 0.180
    P < 0.001 < 0.001 0.228 0.391 0.837
      与16 μm组比较, P < 0.05。
    下载: 导出CSV
  • [1] Chen Y,Wang X Y,Huang Y C,et al. Study on the Structure of Candida Albicans-Staphylococcus Epidermidis Mixed Species Biofilm on Polyvinyl Chloride Biomaterial[J]. Cell Biochem Biophys,2015,73(2):461-468. doi: 10.1007/s12013-015-0672-y
    [2] Zhang J,Wehrle E,Rubert M,et al. 3D Bioprinting of Human Tissues:Biofabrication,Bioinks,and Bioreactors[J]. Int J Mol Sci,2021,22(8):3971.
    [3] 张慧,孟桐辉,刘琳,等. 3D生物打印材料在生物医学领域中的应用及研究进展[J]. 中华临床医师杂志(电子版),2019,13(02):157-160. doi: 10.3877/cma.j.issn.1674-0785.2019.02.015
    [4] Liaw C Y,Guvendiren M. Current and emerging applications of 3D printing in medicine[J]. Biofabrication,2017,9(2):024102. doi: 10.1088/1758-5090/aa7279
    [5] 车柯达,陈颖,雷玉洁. 3D打印技术在抗感染生物材料制作中的研究进展[J]. 重庆医学,2019,48(19):3359-3362. doi: 10.3969/j.issn.1671-8348.2019.19.029
    [6] Niklason L E, Lawson J H. Bioengineered human blood vessels[J]. Science, 2020, 370: e6934. doi: 10.1155/202122083971.
    [7] Wang Z,Yang Y. Application of 3D Printing in Implantable Medical Devices[J]. Biomed Res Int,2021,2021:6653967.
    [8] Lei Y,Xu Y,Jing P,et al. The effects of TGF-beta1 on staphylococcus epidermidis biofilm formation in a tree shrew biomaterial-centered infection model[J]. Ann Transl Med,2021,9(1):57. doi: 10.21037/atm-20-4526
    [9] Ensikat H J,Ditsche-Kuru P,Neinhuis C,et al. Superhydrophobicity in perfection:the outstanding properties of the lotus leaf[J]. Beilstein J Nanotechnol,2011,2:152-161. doi: 10.3762/bjnano.2.19
    [10] 陈雅,叶联华,黄云超. 葡萄球菌生物膜形成影响因素的研究进展[J]. 中国医药导报,2017,14(36):37-34.
    [11] Engel A S,Kranz H T,Schneider M,et al. Biofilm formation on different dental restorative materials in the oral cavity[J]. BMC Oral Health,2020,20(1):162. doi: 10.1186/s12903-020-01147-x
    [12] Montelongo-Jauregui D,Srinivasan A,Ramasubramanian A K,et al. An in vitro model for oral mixed biofilms of Candida albicans and Streptococcus gordonii in synthetic saliva[J]. Frontiers in microbiology,2016,7:686.
    [13] De-La-Pinta I,Cobos M,Ibarretxe J,et al. Effect of biomaterials hydrophobicity and roughness on biofilm development[J]. J Mater Sci Mater Med,2019,30(7):77. doi: 10.1007/s10856-019-6281-3
    [14] Kligman S,Ren Z,Chung C H,et al. The Impact of Dental Implant Surface Modifications on Osseointegration and Biofilm Formation[J]. J Clin Med,2021,10(8):1641.
    [15] Linklater D P,Baulin V A,Juodkazis S,et al. Mechano-bactericidal actions of nanostructured surfaces[J]. Nat Rev Microbiol,2021,19(1):8-22. doi: 10.1038/s41579-020-0414-z
    [16] Tripathy A,Sen P,Su B,et al. Natural and bioinspired nanostructured bactericidal surfaces[J]. Adv Colloid Interface Sci,2017,248:85-104. doi: 10.1016/j.cis.2017.07.030
    [17] Ismail H S,Ali A I,Abo El-Ella M A,et al. Effect of different polishing techniques on surface roughness and bacterial adhesion of three glass ionomer-based restorative materials:In vitro study[J]. J Clin Exp Dent,2020,12(7):e620-e625.
    [18] Singh T,Hook A L,Luckett J,et al. Discovery of hemocompatible bacterial biofilm-resistant copolymers[J]. Biomaterials,2020,260:120312. doi: 10.1016/j.biomaterials.2020.120312
    [19] Mccarthy R R,Ullah M W,Pei E,et al. Antimicrobial Inks:The Anti-Infective Applications of Bioprinted Bacterial Polysaccharides[J]. Trends Biotechnol,2019,37(11):1155-1159. doi: 10.1016/j.tibtech.2019.05.004
    [20] Liu J,Yao X,Ye J,et al. A printing-spray-transfer process for attaching biocompatible and antibacterial coatings to the surfaces of patient-specific silicone stents[J]. Biomed Mater,2020,15(5):1748. doi: 10.1088/1748-605X/ab99d6
    [21] Zhang Y,Zhai D,Xu M,et al. 3D-printed bioceramic scaffolds with antibacterial and osteogenic activity[J]. Biofabrication,2017,9(2):1758-5090. doi: 10.1088/1758-5090/aa6ed6
  • [1] 黄浩, 李雪林, 宋飞, 季秀玲, 向盈盈.  生物导向型预备技术在口腔修复中的应用, 昆明医科大学学报. doi: 10.12259/j.issn.2095-610X.S20240128
    [2] 王佳, 冯磊, 郑玉磊, 袁勇, 姚瑶, 虎子单, 申妮, 余艳, 丁家伟.  鲍曼不动杆菌多重耐药性与外排泵及生物膜形成相关性研究, 昆明医科大学学报.
    [3] 苏丹燕, 唐文甜, 杨谨旭, 刘华, 李邦胜, 赵应鼎, 黄云超.  吲哚在生物材料表面大肠杆菌生物膜中的研究进展, 昆明医科大学学报. doi: 10.12259/j.issn.2095-610X.S20231229
    [4] 曾超胜, 刘姝, 李鹏翔, 陈敏, 陈琳.  3D动画与传统教学在神经解剖中的应用, 昆明医科大学学报. doi: 10.12259/j.issn.2095-610X.S20220102
    [5] 周晶, 霍丽珺, 雷雅燕, 和红兵.  生物膜胞外聚合物研究进展, 昆明医科大学学报. doi: 10.12259/j.issn.2095-610X.S20210429
    [6] 蒋迁, 孙宇, 霍丽珺, 雷雅燕, 裴洛伟.  微酸性电解水对根管内粪肠球菌生物膜抗菌作用的体外研究, 昆明医科大学学报. doi: 10.12259/j.issn.2095-610X.S20210303
    [7] 向盈盈, 于鸿滨, 周静, 杨向红, 宋飞, 魏云林, 季秀玲.  致病性粪肠球菌YN771的分离鉴定及其生物学特性, 昆明医科大学学报.
    [8] 赵松凌, 王语麟, 王维, 李越华, 李晓, 邹浩.  3D可视化在胃十二指肠动脉形态及变异中的应用, 昆明医科大学学报.
    [9] 杨佳, 杨毅, 赵云宏, 张正学, 杨清, 杨柳, 溪应龙, 段于平, 李彪.  应用3D打印技术联合组配式S-ROM假体人工髋关节置换术治疗成人CroweⅣ DDH, 昆明医科大学学报.
    [10] 倪慧霞, 赵卫, 胡继红, 王滔.  基于CTA数据源3D打印技术在神经介入教学中的应用, 昆明医科大学学报.
    [11] 张雅娟, 潘红, 杜佳慧, 吴洁, 邱秀芹, 刘松柏, 贾蓓蓓.  桂皮醛联合万古霉素对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌生物膜的抑制作用, 昆明医科大学学报.
    [12] 董知旭, 王宁珊, 李鹏辉, 李志朋.  天麻素衍生物的合成, 昆明医科大学学报.
    [13] 何丽明, 何永文.  口腔修复膜材料在牙种植中引导骨再生的临床效果, 昆明医科大学学报.
    [14] 张乐, 唐理斌, 姜建杰, 夏加伟, 吕正煊, 李云珍, 韩留鑫, 白彬.  非生物型人工肝技术治疗肝衰竭合并肝肾综合征, 昆明医科大学学报.
    [15] 胡新一.  3D腹腔镜根治性膀胱切除、回肠原位尿流改道术, 昆明医科大学学报.
    [16] 刘立鑫.  二甲双胍对肝癌细胞HCCLM3生物学行为的影响, 昆明医科大学学报.
    [17] 秦亚辉.  非接触消毒方法对生物材料表面细菌生物膜的清除效果评价, 昆明医科大学学报.
    [18] 李晓非.  噬菌体生物扩增技术在结核分枝杆菌利福平耐药性检测中的应用, 昆明医科大学学报.
    [19] 杨银峰.  虚拟实验技术在分子生物学实验教学中的应用, 昆明医科大学学报.
    [20] 任旭.  ATP-红外生物效应技术治疗外阴阴道假丝酵母菌病的临床研究, 昆明医科大学学报.
  • 加载中
图(1) / 表(3)
计量
  • 文章访问数:  2683
  • HTML全文浏览量:  2098
  • PDF下载量:  13
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2022-01-18
  • 刊出日期:  2022-02-25

目录

    /

    返回文章
    返回