척추 내고정물에 대한 표피 포도상구균과 결핵균의 부착 및 biofilm 생성능 비교 = Adherence and Biofilm Formation of Staphylococcus epidermidis and Mycobacterium tuberculosis on Spinal Implant

국문 초록 (Abstract)

연구계획 : 내고정 주변 감염의 발생에 중요한 내고정물에 대한 세균의 부착과 biofilm 생성은 균의 종류, 내고정물 의 종류 및 표면의 물리적 성질 등에 따라 다르다.
연구목적 : 표면이 매끄러운 것과 거친 stainless 강과 titanium 합금 재질의 척추 내고정물에 대한 표피 포도상구균 과 결핵균의 부착 및 biofilm생성 차이를 시험관 실험을 통해 평가했다.
방법 : 척추고정에 주로 사용되는 4종의 금속 내고정물 절편을 균의 농도를 일정하게 조절한 표피 포도상구균 부유액 및 결핵균 부유액과 함께 배양하여 표면에 부착된 균을 전자현미경과 관찰을 통해 비교했으며, 부착된 균을 분리 평판 또는 사면배지에서 배양하여 균수를 비교했다.
결과 : biofilm 형성 표피 포도상구균은 4종의 금속절편 모두에서 많은 부착과 증식 및 biofilm생성을 보였으며, biofilm을 생성하지 않는 균종에 비해 평균 1 6 5배 많았다. 전자현미경 소견상 많은 균들이 서로 뭉쳐 있었으며, 두 운 biofilm 생성을 보였다. 반면, 결핵균은 금속 내고정물 표면에 거의 부착되지 않았으며 전자현미경하 관찰에서도 매우 드물게 1~2개의 균들만이 관찰되었다.
결론 : 금속표면에 대한 균의 부착 및 biofilm 생성은 표피 포도상구균 감염에서 중요한 역할은 하나 결핵균의 부착 및 증식, biofilm 생성은 현저하게 적어 변연절제술 및 항결핵제 치료를 병행할 경우 재활성화의 큰 우려없이 결핵 감염병소에 내고정물 삽입도 가능하다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Study Design : Bacterial adherence and biofilm formation in implant associated infection may depend on species of microorganism, types of strains, the physical or chemical characteristics of the implant surfaces.
Objectives : To evaluate the differences of adherence and biofilm formation between S. epidermidis and M. tuberculosis on smooth surfaced or rough surfaced stainless steel and titanium alloy, respectively.
Summary of Literature Review : In implant associated infections, bacteria in biofilm are resistent to antibiotics or host defence mechanism and removal of implants is usually necessary to eradecate infection. On contrary, spinal instrumentation with complete debridement and antituberculosis chemotherapy is a safe procedure for spinal tuberculosis.
Materials and Methods : S. epidermidis and M. tuberculosis were cultured with 4 types of rod segments which consisted of smooth and rough surfaced stainless steel and titanium alloy, respectively. After isolation with trypsin treatment and culture on plate media, colony forming units (CFUs) were counted. The feature of adherence and biofilm formation were observed under scanning electron microscopy (SEM).
Results : Biofilm forming S. epidermidis showed heavy adhesion and multiplication on surface of all 4 rod segments, 16.5 times more CFUs than biofilm non-forming ones, especially on smooth surfaced stainless steel. On SEM field, there were many aggregated microcolonies with thick amorphous biofilm in biofilm forming S. epidermidis and much less in biofilm non-forming S. epidermidis. M. tuberculosis rarely adhered to metal surfaces. On SEM, there were few tubercle bacilli and scanty biofilm formation. Conclusions : Biofilm may play an important role in adhesion and multiplication of S. epidermidis but adherence and biofilm formation of M. tuberculosis on implant surface are less likely and it can provide the basis of instrumentation in spinal tuberculosis.