Elektronenmikroskopische Untersuchungen zur Biofilmbildung auf 20 PROVOX^®2 Stimmventilen

Zusammenfassung

Hintergrund: Die häufigste Ursache für den Funktionsverlust von Stimmventilen ist die Bio-filmbildung an der Ventilklappe. Ziel dieser Studie war die elektronenmikroskopische Untersuchung von PROVOX^®2 Stimmventilen, um Schädigungsmechanismen und Materialinfiltrationen durch Biofilme aufzuzeigen.

Methode: 20 PROVOX^®2 Stimmventile (durchschnittliche in-vivo Verweildauer: 118 d, Median 98 d) von 17 laryngektomierten Patienten wurden bei Auftreten von Aspirationssymptomen entnommen und nach einem Standardprotokoll bearbeitet: Fixierung in 2,5% Glutaraldehydpuffer, Trocknung in aufsteigender Alkoholreihe, Besputterung mit Gold. Die Untersuchung der Kunststoffoberflächen mit den anhaftenden Biofilmen erfolgte mithilfe der Raster-Elektronenmikroskopie. Zusätzlich wurde eine qualitative und quantitative Bestimmung des mikrobiologischen Spektrums an den Prothesen mithilfe von Standardmethoden durchgeführt.

Ergebnisse: Die Shuntventile zeigten unterschiedliche Biofilmbildung mit cluster- und rasenförmigen Wuchsformen. Neben einem Geflecht aus Pilzhyphen, Pilzsprossen und Bakterien, die in einer Matrix aus extrazellulären polymeren Substanzen (EPS) zu finden waren, konnten in den Silikonoberflächen lakunäre und spongiöse Defekte dargestellt werden.

Schlussfolgerungen: Während bisher vermutet wurde, dass die Kunststoffoberflächen der Stimmventile durch Einwachsen der Pilzhyphen zerstört werden, zeigten sich in dieser Studie lakunäre Oberflächendefekte, die möglicherweise Folgen lytischer Prozesse am Kunststoffmaterial sind.

Abstract

Backround: Mechanical impairment of valve function by biofilms is considered to cause loss of function of voice prostheses in laryngectomized patients. Material deterioration and infiltrative growth of Candida associated biofilms have already been observed on Groningen Buttons. Goal of the study was the examination of biofilm formation and material damages on PROVOX^®2 voice prostheses.

Methods: 20 PROVOX^®2 voice prostheses were withdrawn from 17 laryngectomized patients due to aspiration (mean in-vivo time: 118 d, median 98 d). Microbial spectrum, colonization patterns and morphologies of prosthesis damage were assessed using standard microbiologic procedures and scanning electron microscopy.

Results: Biofilm with various growth patterns predominantly adhered to the esophageal parts of the prostheses. Microbiologic findings showed Candida species as main colonisers on esophageal surfaces. Different morphologies of surface alteration and material infiltration of the polymer material were identified on 8 prostheses with 35 d of in-vivo time minimum.

Conclusion: Valve dysfunction of PROVOX^®2 voice prostheses can be attributed to biofilm formation on esophageal surfaces and edges of the valve flap and seating. The identified morphologies of material damage and invasive growth indicate towards lytic processes of the polymer material due to Candida associated biofilms.

Schlüsselwörter

Leckage - in-vivo Biofilmbildung - Candida albicans - Stimmprothese - Materialdefekt

Key words

leakage - in-vivo biofilm formation - Candida albicans - voice prosthesis - material defects

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Der Inhalt der Arbeit wurde im Rahmen der 79. Jahresversammlung der Deutschen Gesellschaft für Hals-Nasen-Ohren- Heilkunde, Kopf- und Hals-Chirurgie e.V. in Bonn 2008 vorgetragen.

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