Advanced Science. 仿生叶绿体支架助力感染骨缺损的治疗与再生

发布时间:2023-10-20

  外科植入术中,外源性的细菌感染常常延缓骨修复进程、甚至造成修复失败,严重威胁患者健康。近年来,热疗作为一种新颖的治疗策略在生物医用领域得到了广泛研究。其中,作为一种二维纳米光敏材料,尽管黑磷(BP)以其优越的光热转换性能和生物相容性成为科研界的“宠儿”,但其过快的降解速率常令科学家们“望而却步”。因此,针对棘手的感染骨缺损修复问题,如何设计一种兼具优异抗菌性能和良好光热稳定性的BP基类骨结构植入物,仍然面临巨大挑战。

  作为高等植物中阳光驱动的生理代谢细胞器,叶绿体维持着地球上所有生物的正常生命活动。叶绿体中的类囊体通过基质片层网络相互连接,其表面的光合色素分子可以捕获太阳光并实现能量转换。引人注目的是,叶绿体外层膜(脂质层)具有特殊的物理和生物学功能。这种包覆膜作为天然屏障,可以有效保护叶绿体内部结构的完整性。同时,位于包覆膜上的特殊蛋白,如EDS5蛋白,承担着叶绿体免疫防御系统相关水杨酸的生物合成和跨膜运输,在叶绿体自我防御过程中扮演着重要的角色。因此,这种包覆膜的存在不仅可以对内部结构提供稳定保护,而且可以适应性地抵御细菌和病毒等病原体的入侵。

  为此,启发于植物叶绿体的稳定保护、光转换和自防御功能,我们通过简单的涂层修饰策略及冷冻干燥技术成功设计得到一种仿生叶绿体支架(CS/PCL/BP/PDA@Ag)材料,研究发现,这种仿生叶绿体支架具有自适应的抗菌潜能和光热促成骨功能。

  相关工作以“Chloroplast-inspired Scaffold for Infected Bone Defect Therapy: Towards Stable Photothermal Properties and Self-Defensive Functionality. ”为题发表在Advanced Science期刊上。


原文链接:https://doi.org/10.1002/advs.202204535

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