Bedeutung und Wirkprinzip der Sonikation

Durch Sonikation (Ultraschall) können Mikroorganismen schonend von der Oberfläche eines infizierten Implantats entfernt werden. Das Implantat wird in Flüssigkeit getaucht, damit die Ultraschallwellen auf die ganze Implantatoberfläche einwirken können. Nach der Sonikation wird die Flüssigkeit (das Sonikat) für Kulturen angesetzt und kann danach sofort für die nachfolgende Analytik (z. B. PCR) benutzt werden. Durch Sonikation wird damit bei nötiger Implantatentfernung eine schnelle Diagnostik vom Ort der Infektion möglich.

Nachweis von Biofilm-bildenden Bakterien 
Das Implantat wird aseptisch im Operationssaal aus dem Körper entfernt und in einer sterilen Box innerhalb von 24 Stunden in das Mikrobiologielabor transportiert. Nach Zusatz von Ringerlösung wird das Implantat kräftig geschüttelt und für 1 Minute dem Ultraschall ausgesetzt.

Dabei entfernt die Sonikation > 99,9% der adhärenten Bakterien.
 

Quantitaiver Nachweis Biofilm-bildender Bakterien
Das Sonikat wird mikrobiologisch verarbeitet und die Bakterienmenge quantitativ angegeben (Anzahl von koloniebildenden Einheiten pro ml Sonikationsflüssigkeit. Mittels Sonikation können bis 10.000-mal mehr Bakterien nachgewiesen werden als mit üblichen Methoden, wie zum Beispiel aus Biopsien von periprothetischem Gewebe. Dadurch können Mischinfektionen und unterschiedliche Bakterien-Morphotype besser nachgewiesen werden. 

Die Sensitivität ist insbesondere bei Patienten mit vorangegangener Antibiotikatherapie verbessert, weil die im Biofilm geschützten Bakterien besser überleben.

Wirkprinzip
Zur schonenden Ablösung des Biofilms wird das in einer Box mit Flüssigkeit deponierte Implantat in das eigens für dieses Verfahren entwickelte BactoSonic® eingelegt; eine Beschallung in einem gewöhnlichen Ultraschallbad würde die Mikroorganismen abtöten. Es erfolgt eine Beschallung mit niederfrequentem Ultraschall bei geringer Intensität im Bereich der Kavitationsschwelle. Dabei wird die Haftung des Biofilms an der Implantatoberfläche durch wirkende Mikroströmungen, Scherkräfte und oszillierende Kavitationsblasen so weit vermindert, dass er sich während der Beschallungsdauer vom Implantat ablöst. Entstehende Kavitationsereignisse sind dabei noch so energiearm, dass es zu keinen signifikanten Zerstörungen von Zellstrukturen kommt. Die in dem Sonikat gewonnenen Mikroorganismen können unmittelbar kultiviert oder durch andere Methoden zeitnah nachgewiesen werden.

Erfolg der Biofilmentfernung

 

Vergleich der Kulturen von Gewebebiopsie und Sonikationsflüssigkeit (Sonikat)