具有近红外响应性黑磷释放功能及温和光热协同效应的纳米复合水凝胶模块化组装技术：用于改善再生微环境并加速感染性骨骼修复

《Journal of Nanobiotechnology》：Modular assembly of nanocomposite hydrogel with NIR-responsive black phosphorus release and mild photothermal synergy for enhanced regenerative microenvironment and accelerated infectious bone repair

　　

摘要

由于缺乏对细菌感染、免疫微环境调节、血管再生和成骨分化的时空控制，感染性骨缺损仍然是一个临床挑战。在这项研究中，我们开发了一种模块化组装的808纳米近红外（NIR）响应性治疗系统，该系统包含三个功能模块：一个3D打印的仿蜂窝结构的聚（乳酸）（HP）框架作为机械支撑模块，一个胶原蛋白-氧化石墨烯-黑磷（CGB）纳米复合水凝胶作为模拟细胞外基质（ECM）的填充模块，以及一个NIR响应性的黑磷（BP）释放模块。在NIR诱导的温和光热作用下，CGB@HP水凝胶表现出NIR响应性的BP释放，BP降解为PO₄^3?，并上调热休克蛋白47的水平，从而增强抗菌活性、促进成骨和血管生成能力，并诱导巨噬细胞向具有修复功能的M2表型极化。在感染性严重骨缺损的大鼠模型中的体内验证进一步表明，CGB@HP系统通过减轻局部炎症、上调促愈合因子的分泌、招募内源性干细胞以及刺激血管再生来加速骨愈合。总体而言，这项工作介绍了一个模块化的NIR响应平台，该平台利用物理（温和光热治疗）和化学（BP释放/降解）信号的协同作用来重塑受损组织微环境。通过整合结构支撑、生物活性分子的输送和NIR响应性的免疫调节功能，这种模块化组装为感染性骨再生提供了一种有前景的策略，并具有广泛的应用前景。

图形摘要

此图像的替代文本可能是由AI生成的。

由于缺乏对细菌感染、免疫微环境调节、血管再生和成骨分化的时空控制，感染性骨缺损仍然是一个临床挑战。在这项研究中，我们开发了一种模块化组装的808纳米近红外（NIR）响应性治疗系统，该系统包含三个功能模块：一个3D打印的仿蜂窝结构的聚（乳酸）（HP）框架作为机械支撑模块，一个胶原蛋白-氧化石墨烯-黑磷（CGB）纳米复合水凝胶作为模拟细胞外基质（ECM）的填充模块，以及一个NIR响应性的黑磷（BP）释放模块。在NIR诱导的温和光热作用下，CGB@HP水凝胶表现出NIR响应性的BP释放，BP降解为PO₄^3?，并上调热休克蛋白47的水平，从而增强抗菌活性、促进成骨和血管生成能力，并诱导巨噬细胞向具有修复功能的M2表型极化。在感染性严重骨缺损的大鼠模型中的体内验证进一步表明，CGB@HP系统通过减轻局部炎症、上调促愈合因子的分泌、招募内源性干细胞以及刺激血管再生来加速骨愈合。总体而言，这项工作介绍了一个模块化的NIR响应平台，该平台利用物理（温和光热治疗）和化学（BP释放/降解）信号的协同作用来重塑受损组织微环境。通过整合结构支撑、生物活性分子的输送和NIR响应性的免疫调节功能，这种模块化组装为感染性骨再生提供了一种有前景的策略，并具有广泛的应用前景。

图形摘要

此图像的替代文本可能是由AI生成的。