Het team ontwikkelt 2D-echografie-responsieve antibacteriële nano-sheets om botweefselinfectie effectief aan te pakken

Het team ontwikkelt 2D-echografie-responsieve antibacteriële nano-sheets om botweefselinfectie effectief aan te pakken

Mechanisme en antibacteriële werking van 2D katalytische planaire defecten-gemedieerde SDT. Slipdislocatie, als de katalytische plaats, zendt grote aantallen fononen uit door middel van door ultrageluid veroorzaakte gewelddadige roostertrillingen. De fononen slepen vervolgens de elektronen en bevorderen de elektronenoverdracht door het fonon-elektron-koppelingseffect, waardoor de energiebarrière voor de REDOX-reactie tussen elektronen en zuurstof aanzienlijk wordt verlaagd en singlet-zuurstof wordt gestimuleerd (1O2) generatie voor zeer efficiënte uitroeiing van MRSA. Credit: Geavanceerde materialen (2022). DOI: 10.1002/adma.202208681

Een onderzoeksteam onder leiding van professor Kelvin Yeung Wai-kwok van de afdeling Orthopedie en Traumatologie, School of Clinical Medicine, LKS Faculteit Geneeskunde, de Universiteit van Hong Kong (HKUMed) heeft een niet-invasieve en niet-antibioticatechnologie uitgevonden om effectief verminderen meticilline-resistente Staphylococcus aureus (MRSA) infectie in botweefsel.

De nieuwe antibacteriële nanovellen kunnen een aanzienlijke hoeveelheid reactieve zuurstofspecies (ROS) vrijgeven, afhankelijk van ultrasone stimulatie. Met de verzwelging van het neutrofielenmembraan (NM) zijn de nanovellen in staat om de MRSA-bacteriën die diep in het botweefsel zitten actief te vangen en effectief 99,72% ± 0,03% te elimineren. Het onderzoek is gepubliceerd in Geavanceerde materialen.

Botinfectie (osteomyelitis) is een infectie in bot of beenmerg veroorzaakt door bacteriën, schimmels of andere micro-organismen. Het meest voorkomende veroorzakende pathogene organisme is MRSA. Ernstige infecties kunnen patiënten het risico op amputatie geven of zelfs levensbedreigende sepsis veroorzaken. In de klinische praktijk omvat de behandeling van botweefselinfectie doorgaans antibiotica en chirurgisch debridement om het geïnfecteerde bot of weefsel te verwijderen.

Overmatig gebruik van antibiotica brengt echter niet alleen de aangeboren immuunfunctie van de gastheer in gevaar, maar kan onvermijdelijk ook leiden tot het ontstaan ​​van resistente ziekteverwekkers. Onlangs is fototherapie (inclusief fotodynamische en fotothermische therapie) toegepast als een antibioticavrije strategie om bacteriële infecties aan te pakken. Conventionele fototherapie is echter niet in staat om diepe weefselinfecties in botten aan te pakken vanwege het beperkte penetratievermogen.

De onderzoekers volgden daarom een ​​alternatieve antibioticavrije strategie waarbij ze gebruik maakten van de penetratiekracht van echografie in menselijke weefsels.

Het onderzoeksteam van HKUMed vond een nieuwe tweedimensionale (2D) sonosensitizer uit, Ti3C2-SD(Ti3+) nanobladen. Een conventionele sonosensitizer gerangschikt in nul-dimensie levert een beperkte efficiëntie op bij het genereren van ROS.

De innovatieve 2D-sonosensitizer, die een overvloed aan vlakke katalytische sites bevat, kan effectief een aanzienlijke hoeveelheid ROS genereren wanneer deze wordt geactiveerd door een ultrasoon signaal. Na te zijn bedekt met een neutrofielenmembraan (NM), wordt de NM-Ti3C2-SD(Ti3+) nano-sheets (NM-nano-sheets) kunnen actief de MRSA-bacterie opsporen in botweefsel onder invloed van ultrasone stimulatie.

In een diermodel hebben de nieuwe nano-sheets de MRSA-bacteriën in het bot in meer dan 99,72% van de gevallen geëlimineerd, terwijl de antibioticatherapie (Vanco) niet effectief is. Bovendien kunnen de NM-nano-sheets ook weefselontsteking verlichten en botherstel ondersteunen zodra de botweefselinfectie onder controle is. Bovendien leveren de NM-gecoate nanoplaten geen acute bioveiligheidsproblemen op.

Professor Kelvin Yeung Wai-kwok merkte op: “Ons ontwerp heeft een kwalitatieve sprong gemaakt waarbij de ROS-katalytische plaats in sonosensitizer is getransformeerd van nul-dimensionaal naar tweedimensionaal. Deze uitvinding kan de productie van bactericide (ROS) opmerkelijk verhogen. We kunnen overweeg ook om deze uitvinding toe te passen op de bacteriële infectie na de operatie die vaak wordt gezien bij botkankerpatiënten of de patiënten met cystitis en peritonitis in de toekomst.”

Meer informatie:
Congyang Mao et al. Realiseren van zeer efficiënte sonodynamische bactericide capaciteit door middel van het fonon-elektronenkoppelingseffect met behulp van tweedimensionale katalytische vlakke defecten, Geavanceerde materialen (2022). DOI: 10.1002/adma.202208681

Tijdschrift informatie:
Geavanceerde materialen

Aangeboden door de Universiteit van Hong Kong

Nieuwste artikelen

spot_img

Related Stories

Leave A Reply

Vul alstublieft uw commentaar in!
Vul hier uw naam in