pH-Responsive nanoplatform synergistic gas/photothermal therapy to eliminate biofilms in poly(l-lactic acid) scaffolds

文献情報

出版日 2024-01-22
DOI 10.1039/D3TB02600K
インパクトファクター 6.331
著者

Yuqian Mao, Huihui Zhao, Lemin Zhang, Long Xiong, Zhisheng Long


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要旨

To date, implant-associated infection is still a significant clinical challenge, which cannot be effectively eliminated by single therapies due to the formation of microbial biofilms. Herein, a pH-responsive nanoplatform was constructed via the in situ growth of zinc sulfide (ZnS) nanoparticles on the surface of Ti3C2 MXene nanosheets, which was subsequently introduced in poly(L-lactic acid) (PLLA) to prepare a composite bone scaffold via selective laser sintering technology. In the acidic biofilm microenvironment, the degradation of ZnS released hydrogen sulfide (H2S) gas to eliminate the biofilm extracellular DNA (eDNA), thus destroying the compactness of the biofilm. Then, the bacterial biofilm became sensitive to hyperthermia, which could be further destroyed under near-infrared light irradiation due to the excellent photothermal property of MXene, finally achieving gas/photothermal synergistic antibiofilm and efficient sterilization. The results showed that the synergistic gas/photothermal therapy for the composite scaffold not only evidently inhibited the formation of biofilms, but also effectively eradicated the eDNA of the already-formed biofilms and killed 90.4% of E. coli and 84.2% of S. aureus under near infrared light irradiation compared with single gas or photothermal therapy. In addition, the composite scaffold promoted the proliferation and osteogenic differentiation of mouse bone marrow mesenchymal stem cells. Thus, the designed scaffold with excellent biofilm elimination and osteogenesis ability has great potential as an alternative treatment for implant-associated bone infections.

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掲載誌

Journal of Materials Chemistry B

Journal of Materials Chemistry B
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