Marcos orgánicos covalentes basados en metformina con excelente bioseguridad y alta eficiencia contra microorganismos...

Área de la Ciencia:

• Ciencia de Materiales; Nanotecnología; Ingeniería Biomédica

Sus antecedentes:

• La creciente amenaza de los microorganismos patógenos y la resistencia a los antibióticos exige nuevas estrategias antimicrobianas. Los marcos orgánicos covalentes (COF) muestran promesa para aplicaciones antibacterianas fotocatalíticas, pero requieren una bioseguridad mejorada y una traducción práctica. Los materiales basados en metformina ofrecen potencial para una funcionalidad antimicrobiana y seguridad mejoradas.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar nuevos COF catiónicos fotoactivos basados en metformina (MCOF) con funcionalidad sinérgica y bioseguridad mejorada. Investigar los mecanismos antibacterianos y antivirales de los MCOF diseñados. Crear una membrana compuesta funcional para aplicaciones biomédicas prácticas.

Principales métodos:

• Síntesis y caracterización de dos MCOF catiónicos fotoactivos basados en metformina. Evaluación de la absorción de luz de amplio espectro, separación de cargas y generación de especies reactivas de oxígeno (ROS). Evaluación de la eficiencia de inactivación antibacteriana y antiviral (>99%). Pruebas de biocompatibilidad (LD50 >5000 mg/kg). Estudios mecanísticos utilizando simulación de dinámica molecular (MD) y análisis transcriptómico. Fabricación de una membrana funcional compuesta de COF/poliuretano termoplástico (TPU).

Principales resultados:

• Los MCOF diseñados exhiben absorción de luz de amplio espectro y separación eficiente de cargas, generando múltiples ROS para una inactivación bacteriana/viral >99%. Se demostró una excelente biocompatibilidad con una LD50 >5000 mg/kg. Se reveló una vía antibacteriana sinérgica triple: focalización de membrana, ataque de ROS e interferencia metabólica. La membrana compuesta de COF/TPU logró una eficiencia antibacteriana/antiviral >99% e inhibición del 98.3% de MRSA.

Conclusiones:

• Los MCOF basados en metformina proporcionan una nueva estrategia de diseño para la funcionalidad sinérgica y la bioseguridad mejorada. Los MCOF y las membranas compuestas desarrolladas muestran un potencial significativo para aplicaciones biomédicas, incluida la protección contra infecciones y la curación de heridas. Este estudio ofrece una plataforma de materiales prometedora para combatir las infecciones bacterianas resistentes a los medicamentos.