Balancing Bioresponsive Biofilm Eradication and Guided Tissue Repair via Pro-Efferocytosis and Bidirectional Pyroptosis Regulation during Implant Surgery

上睑下垂 传出细胞增多 生物膜 炎症体 细胞生物学 炎症 化学 巨噬细胞 生物 免疫学 血红素加氧酶 体外 细菌 生物化学 遗传学 血红素
作者
Zhengxi Wang,Xudong Zhang,Quan Liu,Xianli Hu,Jiawei Mei,Jun Zhou,Xianzuo Zhang,Dongdong Xu,Wanbo Zhu,Zheng Su,Chen Zhu
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:18 (20): 13196-13213 被引量:8
标识
DOI:10.1021/acsnano.4c02157
摘要

There is an increasingly growing demand to balance tissue repair guidance and opportunistic infection (OI) inhibition in clinical implant surgery. Herein, we developed a nanoadjuvant for all-stage tissue repair guidance and biofilm-responsive OI eradication via in situ incorporating Cobaltiprotoporphyrin (CoPP) into Prussian blue (PB) to prepare PB-CoPP nanozymes (PCZs). Released CoPP possesses a pro-efferocytosis effect for eliminating apoptotic and progressing necrotic cells in tissue trauma, thus preventing secondary inflammation. Once OIs occur, PCZs with switchable nanocatalytic capacity can achieve bidirectional pyroptosis regulation. Once reaching the acidic biofilm microenvironment, PCZs possess peroxidase (POD)-like activity that can generate reactive oxygen species (ROS) to eradicate bacterial biofilms, especially when synergized with the photothermal effect. Furthermore, generated ROS can promote macrophage pyroptosis to secrete inflammatory cytokines and antimicrobial proteins for biofilm eradication in vivo. After eradicating the biofilm, PCZs possess catalase (CAT)-like activity in a neutral environment, which can scavenge ROS and inhibit macrophage pyroptosis, thereby improving the inflammatory microenvironment. Briefly, PCZs as nanoadjuvants feature the capability of all-stage tissue repair guidance and biofilm-responsive OI inhibition that can be routinely performed in all implant surgeries, providing a wide range of application prospects and commercial translational value.
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