Mn单原子纳米酶功能化的3D打印生物陶支架,增强抗菌活性和骨再生

科学领域:

• 生物材料科学 生物材料科学
• 纳米技术 纳米技术
• 再生医学是一种再生医学.

背景情况:

• 传染性骨缺陷带来了重大的临床挑战,需要同时进行抗菌作用和骨再生.
• 目前的治疗方法往往难以为这些复杂的疾病获得最佳的结果.

研究的目的:

• 开发和评估与 (Mn) 单原子纳米酶集成的3D打印生物陶支架,用于治疗传染性骨缺陷.
• 调查支架的联合化学动力学疗法 (CDT) 和声动力学疗法 (SDT) 能力,以增强抗菌活性和骨修复.

主要方法:

• 制造3D打印的生物陶支架,其中包含Mn单原子纳米酶 (Mn/HSAE@BCP支架).
• 评估脚手架的催化转化过氧化 (H2O2) 到反应性氧物种 (ROS),如基 (•OH) 和超氧化 (O2•−).
• 通过协同的CDT/SDT,评估脚手架在杀死金黄色葡萄球菌 (S. aureus) 和大肠杆菌 (E. coli) 的有效性,并促进骨质生成相关标志物的表达 in vitro 和骨再生 in vivo.

主要成果:

• Mn/HSAE@BCP支架通过级联反应和SDT的热转换证明了高效的ROS生成.
• 协同的CDT/SDT显著增强了对S. aureus和E. coli的抗菌疗效.
• 支架促进了骨质生成标记物的上调 (COL1,Runx2,OCN,OPG) 并促进了体内骨再生.

结论:

• 开发的Mn/HSAE@BCP支架显示了同时解决细菌感染和促进感染性骨缺陷中的骨再生的巨大潜力.
• 这种方法为临床治疗具有挑战性的骨缺陷提供了有希望的策略,改善了患者的治疗结果.