一个基于Fe驱动的碳纳米酶的多功能级联纳米反应器,用于协同光热/化学动力抗菌疗法
Yizhong Shen1, Chao Nie1, Ting Pan1
1School of Food & Biological Engineering, Engineering Research Center of Bio-Process, Ministry of Education, Key Laboratory for Agricultural Products Processing of Anhui Province, Hefei University of Technology, Hefei 230009, China.
Acta biomaterialia
|July 14, 2023
概括
一种新型的对葡萄糖有反应的纳米酶治疗糖尿病伤口感染. 这种疗法结合了光热和化学动力学作用,以消除细菌和生物膜,加速伤口愈合而不损害健康组织.
科学领域:
- 生物材料科学 生物材料科学
- 纳米技术纳米技术
- 伤口愈合 治愈 伤口愈合
背景情况:
- 由于高血糖,糖尿病慢性伤口存在重大挑战,往往导致持续的细菌感染和生物膜.
- 现有的疗法,如化学动力学疗法 (CDT) 和光热疗法 (PTT),面临着诸如近乎中性的伤口pH值,CDT不足的过氧化 (H2O2),以及PTT可能造成的组织损伤等局限性.
- 克服这些局限性的治疗策略对于有效的糖尿病伤口管理至关重要.
研究的目的:
- 设计一个全合一的,对葡萄糖有反应的光热纳米酶,用于治疗糖尿病患者的细菌慢性伤口.
- 开发一种结合CDT和PTT的协同治疗方法,解决个体疗法的局限性.
- 消除糖尿病伤口中的致病细菌和生物膜,同时最大限度地减少对周围健康组织的损害.
主要方法:
- 制造一种对葡萄糖有反应的纳米酶,GOX/MPDA/Fe@CDs,集成葡萄糖氧化酶 (GOX),半孔多多巴胺 (MPDA) 和Fe-doped碳点 (Fe@CDs).
- 使用近红外 (NIR) 激光照射来诱导局部高温症 (大约. 45.0°C) 增强了细菌和生物膜的透性.
- 利用内源葡萄糖激活GOX,触发一连串反应以产生自给自足的H2O2和H+,从而通过芬顿/芬顿类反应产生OH.
主要成果:
- 在NIR照射和葡萄糖存在时,GOX/MPDA/Fe@CDs纳米酶有效地产生局部热量和反应性氧物种 (ROS).
- 结合CDT和PTT的方法显示出强大的抗菌活性,对抗抗甲素耐药黄金葡萄球菌 (MRSA) 和根除的生物膜.
- 在体内研究显示,12天内感染糖尿病伤口的愈合加速,没有观察到正常组织受损.
结论:
- 开发的对葡萄糖敏感的光热纳米酶GOX/MPDA/Fe@CDs为治疗细菌感染的糖尿病慢性伤口提供了有前途的解决方案.
- 由葡萄糖反应驱动的CDT和PTT的协同作用克服了pH和H2O2可用性的局限性,提高了治疗疗效.
- 这种创新的纳米酶平台为复杂的糖尿病伤口感染和生物膜消除的临床管理提供了新的途径.
