Biomimetic Electrodynamic Metal‐Organic Framework Nanosponges for Augmented Treatment of Biofilm Infections

生物膜 体内 金黄色葡萄球菌 纳米技术 活性氧 材料科学 微生物学 吸收(声学) 化学 生物物理学 细菌 生物 生物化学 生物技术 复合材料 遗传学
作者
Yanmin Wang,Wei Guo,Kai Zhang,Zhiwen Liu,Xiaoguang Dai,Zhuangzhuang Qiao,Xiaokang Ding,Nana Zhao,Fu‐Jian Xu
出处
期刊:Advanced Science [Wiley]
标识
DOI:10.1002/advs.202408442
摘要

Abstract Electrodynamic therapy (EDT) is a promising alternative approach for antibacterial therapy, as reactive oxygen species (ROS) are produced efficiently in response to an electric field without relying on endogenous H 2 O 2 and O 2 . However, the inherent toxicity of metallic catalysts and numerous bacterial toxins during the therapeutic process still hinder its development. Herein, biomimetic metal–organic (MOF@EV) nanosponges composed of ginger‐derived extracellular vesicles (EVs), and electrodynamic metal–organic frameworks (MOFs) are developed for the eradication of bacterial infections and the absorption of toxins. The prolonged circulation time of MOF@EV in vivo facilitates their accumulation at infection sites. More interestingly, MOF@EV can behave as nanosponges and effectively prevent host cells from binding to bacterial toxins, thereby reducing damage to cells. Subsequently, the MOF@EV nanosponges are discovered to work as electro‐sensitizers, which is confirmed through both theoretical calculation and experimental verification. As a result, ROS is continuously produced under the electric field to achieve effective EDT‐mediated bacterial eradication. Meanwhile, the treatment process of MOF@EV in vivo is visualized in mice infected with luciferase‐expressing Staphylococcus aureus ( S. aureus ), and excellent biofilm eradication capacity and detoxification efficiency are demonstrated in a subcutaneous abscess model. This work provides a promising strategy for the treatment of bacterial infections.
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