Transformation of arginine into zero-dimensional nanomaterial endows the material with antibacterial and osteoinductive activity

抗菌活性 精氨酸 化学 透明质酸 细菌 活性氧 脚手架 生物化学 生物物理学 微生物学 氨基酸 生物 生物医学工程 医学 遗传学
作者
J.X. Li,Jinjin Ma,Heng Sun,Mengshi Yu,Huan Wang,Qingchen Meng,Zexi Li,Dachuan Liu,Jianzhong Bai,Shuai Liu,Xiaodong Xing,Fengxuan Han,Bin Li
出处
期刊:Science Advances [American Association for the Advancement of Science (AAAS)]
卷期号:9 (21) 被引量:38
标识
DOI:10.1126/sciadv.adf8645
摘要

Implant-associated infection is a major threat affecting the success of orthopedic surgeries. Although various materials scavenge bacteria by generating reactive oxygen species (ROS), the intrinsic inability of ROS to distinguish bacteria from cells notably limits the therapeutic effects. Here, we found that the arginine carbon dots (Arg-CDs) that were transformed from arginine exhibited supreme antibacterial and osteoinductive activity. We further designed the Schiff base bond between Arg-CDs and aldehyde hyaluronic acid/gelatin methacryloyl (HG) hydrogel to release Arg-CDs in response to the acidic bone injury microenvironment. The free Arg-CDs could selectively kill bacteria by generating excessive ROS. Furthermore, the Arg-CD-loaded HG composite hydrogel showed excellent osteoinductive activity through inducing the M2 polarization of macrophages by up-regulating interleukin-10 (Il10) expression. Together, our findings revealed that transformation of the arginine into zero-dimensional Arg-CDs could endow the material with exceptional antibacterial and osteoinductive activity, favoring the regeneration of infectious bone.
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