Molekulare Schnelldiagnostik von positiven Blutkulturen im Vergleich zur kulturbasierten Diagnostik am Universitätsklinikum Tübingen

Blutstrominfektionen (BSI) sind ein ernstzunehmendes medizinisches Problem mit weltweit hoher Inzidenz und, auch in Zeiten moderner antiinfektiver Therapien, besorgniserregender Morbidität und Mortalität. Besonders bei den häufig durch BSI ausgelösten Symptomkomplexen Sepsis und septischer Schock ist eine frühzeitige Identifikation der verursachenden Pathogene und die Bestimmung deren Empfindlichkeit gegenüber den zur Verfügung stehenden Antibiotika für eine erfolgreiche, gezielte Therapie wegweisend. Derzeit gängigste, kulturbasierte Standardmethoden zur Identifizierung und Empfindlichkeitstestung (AST) beanspruchen viel Zeit. Eine wertvolle Ergänzung zu dieser Routinediagnostik können daher überwiegend molekularbasierte Plattformen darstellen, welche die Möglichkeit zur schnelleren und direkt aus bewachsenen Blutkulturflaschen durchführbaren Diagnostik bieten. Die auf dem Konzept der multiplex Polymerase-Kettenreaktionen (PCR) beruhenden Schnelltestsysteme Biofire FilmArray® und Genmark ePlex® ermöglichen eine Identifikation von Bakterien und Pilzen sowie den Nachweis einer Auswahl an Antibiotikaresistenzgenen, wobei die Ergebnisse innerhalb von ein bis zwei Stunden vorliegen. Das auf Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung (FISH) basierende Accelerate Pheno® ermöglicht Identifizierungsergebnisse nach weniger als zwei Stunden und detaillierte Ergebnisse der indirekten, phänotypischen Empfindlichkeitstestung nach insgesamt etwa sieben Stunden. Die drei beschriebenen Schnelltestsysteme wurden in dieser Arbeit hinsichtlich ihrer Zuverlässigkeit und ihrer klinischen Anwendbarkeit am Institut für Medizinische Mikrobiologie und Hygiene des Universitätsklinikums Tübingen (UKT) geprüft. Hierfür wurden in einer dreimonatigen Studie insgesamt 158 positive Blutkulturen im ePlex® und FilmArray® untersucht. Beide Systeme lieferten eine zuverlässige Identifizierung von grampositiven Bakterien mit einer Sensitivität von 99 % und einer Spezifität von 100 % für das FilmArray® sowie einer Sensitivität von 99 % bei einer Spezifität von 96 % für das ePlex®, jeweils in Bezug auf das im Test abgedeckte Keimspektrum. Bezogen auf alle in der Studie vorkommenden grampositiven Bakterien konnten Sensitivitäten von 88 % (FilmArray®) und 95 % (ePlex®) bestimmt werden. Bei gramnegativen Blutkulturen wurde in Bezug auf die vom jeweiligen System abgedeckten Keimspektren eine Sensitivität von 100 % für das FilmArray® und 97 % für das ePlex® mit jeweils einer Spezifität von 100 % ermittelt. Die Sensitivität bezüglich aller in der Studie vorkommenden gramnegativen Blutkulturen war mit 83 % (FilmArray®) und 86 % (ePlex®), im Vergleich zur Sensitivität für die Identifikation grampositiver Blutkulturisolate, etwas geringer. Bei den 36 Episoden von Blutkulturen mit gramnegativen Bakterien zeigte das für diesen Bereich bereits etablierte Pheno® eine Sensitivität von 89 % bei 100 % Spezifität in Bezug auf das im System abgebildete Keimspektrum, sowie eine Sensitivität von 71 %, wenn alle im Studienzeitraum nachgewiesenen, gramnegativen Bakterien einbezogen werden. Der überzeugende Vorteil bei der Anwendung des Systems liegt in der zusätzlichen Durchführung einer Empfindlichkeitstestung, bei der eine kategorische Übereinstimmung von mehr als 93 % im Vergleich zum kulturbasierten Antibiogramm beobachtet werden konnte. Der durch den Einsatz der Schnelltestsysteme erreichbare Zeitgewinn wurde gegenüber den Standardmethoden ermittelt und fiel erwartungsgemäß mit über 24 Stunden früher vorliegenden Identifizierungs- und Empfindlichkeitstestergebnissen sehr deutlich aus. Um zu beurteilen, ob das im Studienzeitraum beobachtete Erregerspektrum repräsentativ für die regelmäßig am Institut für Medizinische Mikrobiologie und Hygiene des UKT identifizierten Isolate aus Blutkulturen war, wurde eine Statistik zu den Nachweisen der Jahre 2015 bis 2017 erstellt. Dabei zeigte sich, dass der Studienzeitraum die epidemiologische Situation vor Ort über die letzten Jahre sehr gut widerspiegelte. In der Zusammenschau stellten die getesteten Plattformen sehr vielversprechende Ergänzungen der kulturbasierten Standardmethoden im Rahmen der Blutkulturdiagnostik dar, die insbesondere bei kritisch kranken Patienten von großem Nutzen sein könnten. Der hier angewendete Algorithmus mit dem Einsatz von ePlex® oder FilmArray® für die Testung aller positiven Blutkulturen, ergänzt durch die Anwendung des Pheno® zur zusätzlichen Generierung eines schnellen Ergebnisses der Empfindlichkeitstestung beim Vorliegen von gramnegativen BSI, erscheint dabei in Anbetracht der lokalen Epidemiologie von BSI besonders sinnvoll. Sowohl das FilmArray® als auch das Pheno® sind in die Blutkulturdiagnostik am Institut für Medizinische Mikrobiologie und Hygiene eingeführt worden

Copper Iodide on Spacer Fabrics as Textile Thermoelectric Device for Energy Generation

The integration of electronic functionalities into textiles for use as wearable sensors, energy harvesters, or coolers has become increasingly important in recent years. A special focus is on efficient thermoelectric materials. Copper iodide as a p-type thermoelectrically active, nontoxic material is attractive for energy harvesting and energy generation because of its transparency and possible high-power factor. The deposition of CuI on polyester spacer fabrics by wet chemical processes represents a great potential for use in textile industry for example as flexible thermoelectric energy generators in the leisure or industrial sector as well as in medical technologies. The deposited material on polyester yarn is investigated by electron microscopy, x-ray diffraction and by thermoelectric measurements. The Seebeck coefficient was observed between 112 and 153 µV/K in a temperature range between 30 °C and 90 °C. It is demonstrated that the maximum output power reached 99 nW at temperature difference of 65.5 K with respect to room temperature for a single textile element. However, several elements can be connected in series and the output power can be linear upscaled. Thus, CuI coated on 3D spacer fabrics can be attractive to fabricate thermoelectric devices especially in the lower temperature range for textile medical or leisure applications

The endogenous thrombin potential in patients with left ventricular assist device or heart transplant

BackgroundThe Heartmate 3 (HM 3) is a left ventricular assist device featuring less shear stress, milder acquired von Willebrand syndrome, and fewer bleeding incidences than its predecessor the Heartmate II (HM II). The novel surface coating of the HM 3 suggests less contact activation of plasmatic coagulation. We hypothesized that patients with HM 3 exhibit fewer aberrations in their thrombin potential than patients with HM II. We compared these results with the thrombin potential of patients with heart transplantation (HTX).MethodsThrombin generation in plasma samples of patients with HM II (n = 16), HM 3 (n = 20), and HTX (n = 13) was analyzed 3 days after implantation/transplantation and after long-term support (3–24 months) with HM II (n = 16) or HM 3 (n = 12) using calibrated automated thrombography. Heparin in postoperative samples was antagonized with polybrene.ResultsThree days postoperatively HM II patients exhibited a lower endogenous thrombin potential (ETP) than HM 3 and HTX patients (HM II: 947 ± 291 nM*min; HM 3: 1231 ± 176 nM*min; HTX: 1376 ± 162 nM*min, p < 0.001) and a lower velocity index of thrombin generation (HM II: 18.74 ± 10.90 nM/min; HM 3: 32.41 ± 9.51 nM/min; HTX: 37.65 ± 9.41 nM/min, p < 0.01). Subtle differences in the thrombin generation profiles remained in HM II and HM 3 patients under long-term support (Velocity Index: HM II: 38.70 ± 28.46 nM/min; HM 3: 73.32 ± 32.83 nM/min, p < 0.05). Prothrombin fragments 1 + 2 were higher in HM II than in HM 3 patients (HM II: 377.7 ± 208.4 pM; HM 3: 202.1 ± 87.7 pM, p < 0.05) and correlated inversely with the ETP (r = −0.584, p < 0.05).ConclusionWe observed a more aberrant thrombin generation in HM II than in HM 3 despite comparable anticoagulation and routine parameters. A trend toward lower values was still observable in HM 3 compared to HTX patients. Calibrated automated thrombography may be a good tool to monitor the coagulation state of these patients and guide anticoagulation in the future

Development of an in-vitro model for extracorporeal blood pumps to study the effects of artificial pulsatility on human blood

IntroductionThe application of extracorporeal circulation (ECC) systems is known to be associated with several implications regarding hemolysis, inflammation, and coagulation. In the last years, systems with pulsatile blood flow are increasingly used with the intention to improve hemodynamics in reperfusion. However, their implications on the aforementioned aspects remain largely unknown. To investigate the effects of pulsatility, this ex-vivo study was initiated.MethodsTest circuits (primed with human whole blood) were set up in accordance with the recommendations of international standards for in-vitro evaluation of new components and systems of ECC. Diagonal pumps were either set up with non-pulsatile (n = 5, NPG) or pulsatile (n = 5, PG) pump settings and evaluated for 6 h. All analyses were conducted with human whole blood. Blood samples were repeatedly drawn from the test circuits and analyzed regarding free hemoglobin, interleukin 8 (IL-8), platelet aggregation and acquired von Willebrand syndrome (AVWS).ResultsAfter 1 h of circulation, a significant coagulation impairment (impaired platelet function and AVWS) was observed in both groups. After 6 h of circulation, increased IL-8 concentrations were measured in both groups (NPG: 0.05 ± 0.03 pg./mL, PG: 0.03 ± 0.01 pg./mL, p = 0.48). Pulsatile pump flow resulted in significantly increased hemolysis after 6 h of circulation (NPG: 37.3 ± 12.4 mg/100 L; PG: 59.6 ± 14.5 mg/100 L; p < 0.05).ConclusionOur results indicate that the coagulative impairment takes place in the early phase of ECC. Pulsatility did not affect the occurrence of AVWS ex-vivo. Prolonged durations of pulsatile pump flow led to increased hemolysis and therefore, its prolonged use should be employed cautiously in clinical practice with appropriate monitoring

[Supplemental data] Composition, isotopic fingerprint and source attribution of nitrate deposition from rain and fog at a Sub-Arctic Mountain site in Central Sweden (Mt Åreskutan)

Material suplementario para artículo científico.UCR::Vicerrectoría de Docencia::Ciencias Básicas::Facultad de Ciencias::Escuela de FísicaUCR::Vicerrectoría de Investigación::Unidades de Investigación::Ciencias Básicas::Centro de Investigaciones Geofísicas (CIGEFI