Detection of Microorganisms in Clinical Sonicated Orthopedic Devices Using Conventional Culture and qPCR / Detecção de microrganismos em dispositivos ortopédicos sonicados clínicos usando cultura convencional e qPCR

Abstract Objective To evaluate the sensitivity and specificity of the quantitative real-time polymerase chain reaction (qPCR) for 16S rDNA gene screening using sonicated fluid from orthopedic implants. Methods A retrospective study was conducted on 73 sonicated fluids obtained from patients with infection associated with orthopedic implants. The samples were subjected to conventional culture and molecular testing using matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry (MALDI-TOF MS) and qPCR for 16S rDNA. The cycle threshold values were used to define a cut-off of the qPCR of the 16S rDNA for negative and positive cultures. Results No statistical differences were observed between the positive and negative culture groups based on the time from the first surgery to infection (p= 0.958), age (p =0.269), or general comorbidities. Nevertheless, a statistical difference was found between the mean duration of antibiotic use before device removal (3.41 versus 0.94; p =0.016). Bacterial DNA was identified in every sample from the sonicated fluids. The median cycle thresholds of the positive and negative cultures were of 25.6 and 27.3 respectively (p< 0.001). As a diagnostic tool, a cycle threshold cut-off of 26.89 demonstrated an area under the curve of the receiver operating characteristic of 0.877 (p≤ 0.001). Conclusion The presence of antimicrobial agents for more than 72 hours decreased culture positivity, but did not influence the qPCR results. Despite this, amplification of the 16S rDNA may overestimate infection diagnosis.

Resumo Objetivo Avaliar a sensibilidade e a especificidade da reação em cadeia de polimerase em tempo real quantitativa (quantitative real-time polymerase chain reaction, qPCR, em inglês) para a triagem do gene rDNA 16S, com a utilização do fluido sonicado de implantes ortopédicos. Métodos Um estudo retrospectivo foi realizado em 73 fluidos sonicados obtidos de pacientes com infecção associada aos implantes ortopédicos. As amostras foram submetidas a cultura convencional e a teste molecular utilizando ionização e dessorção a laser assistida por matriz com espectrometria de massa por tempo de voo (matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry, MALDI-TOF MS, em inglês) e qPCR para o gene rDNA 16S. Os valores limiares do ciclo foram usados para definir um ponto de corte para a qPCR do gene rDNA 16S para culturas negativas e positivas. Resultados Não foram observadas diferenças estatísticas entre os grupos de cultura positiva e negativa com base no tempo desde a primeira cirurgia até a infecção (p= 0,958), na idade (p= 0,269), ou nas comorbidades em geral. No entanto, uma diferença estatística foi encontrada entre a duração média do uso de antibióticos antes da remoção do dispositivo (3,41 versus 0,94; p= 0,016). O DNA bacteriano foi identificado em todas as amostras dos fluidos sonicados. Os limiares do ciclo médio de culturas positivas e negativas foram de 25,6 e 27,3, respectivamente (p< 0,001). Como uma ferramenta de diagnóstico, um corte do limite do ciclo de 26,89 demonstrou uma área sob a curva da característica de operação do receptor de 0,877 (p ≤ 0,001). Conclusão A presença de agentes antimicrobianos por mais de 72 horas diminuiu a positividade da cultura, mas não influenciou os resultados da qPCR. Apesar disso, a amplificação do rDNA 16S pode sobrestimar o diagnóstico de infecção.

Evaluation of antimicrobial activity of certain combinations of antibiotics against in vitro Staphylococcus epidermidis biofilms.

Background & objectives: Staphylococcus epidermidis is the most common pathogen associated with infections of surgical implants and other prosthetic devices owing to its adhesion and biofilm-forming ability on biomaterials surfaces. The objective of this study was to compare susceptibilities of biofilm-grown cells to single antibiotic and in combination with others to identify those that were effective against S. epidermidis biofilms. Methods: Biofilms were grown in the MBEC™ assay system. The use of this methodology allowed a rapid testing of an array of antibiotics alone (eight) and in combination (25 double combinations). The antibacterial effect of all treatments tested was determined by colony forming units (cfu) enumeration method. Results: The MBEC™ assay system produced multiple and reproducible biofilms of S. epidermidis. Although none of the antibiotics tested have demonstrated an antimicrobial effect (log reduction >3) against all S. epidermidis isolates biofilms, but combinations containing rifampicin showed in general a broader spectrum namely rifampicin-gentamicin and rifampicin-clindamycin. Levofloxacin in combination with rifampicin showed a killing effect against three isolates but failed to attain a bactericidal action against the other two. Interpretation & conclusions: Our findings showed that rifampicin should be a part of any antibiotic therapy directed against S. epidermidis biofilms. However, the efficient antibiotics combination might be dependent on S. epidermidis isolate being tested.

O que fazer com o enxerto que caiu? / What to do with grafts that fell to the floor

O objetivo deste estudo foi de verificar a contaminaçäo dos enxertos que permanecem um minuto em contato com o chäo da sala de cirurgia e a eficiência da soluçäo aquosa de polivinilpirrolidona-iodo em sua descontaminaçäo. Fragmentos ósseos que seriam descartados, retirados de 30 pacientes, foram divididos em três grupos: grupo I - acondicionados de forma estéril (grupo-controle); grupos II e III - retirados do chäo da sala cirúrgica após um minuto; no grupo III, as amostras eram colocadas por um minuto em soluçäo aquosa de polivinilpirrolidona-iodo. As amostras dos grupos II e III também eram acondicionadas de forma estéril, numeradas e encaminhadas ao laboratório para cultura e possível identificaçäo de algum patógeno. No grupo I houve crescimento bacteriano em 13,3 por cento das amostras no grupo II em 20,0 por cento e no grupo III em 0,3 por cento. A soluçäo de polivinilpirrolidona-iodo mostrou-se eficaz como agente descontaminante. Houve predomínio do S. aureus nos grupos I e II. Somente em uma amostra do grupo III houve crescimento bacteriano e o patógeno envolvido foi a E. coli.