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Zinc‐Based Tannin‐Modified Composite Microparticulate Scaffolds with Balanced Antimicrobial Activity and Osteogenesis for Infected Bone Defect Repair

抗菌剂 骨愈合 单宁酸 材料科学 核化学 抗坏血酸 抗氧化剂 活性氧 化学 生物化学 有机化学 冶金 食品科学 遗传学 生物
作者
Yitao Zhao,Jintao Li,Lingli Liu,Yue Wang,Yan Ju,Chun Zeng,Zhihui Lu,Denghui Xie,Jinshan Guo
出处
期刊:Advanced Healthcare Materials [Wiley]
卷期号:12 (20) 被引量:44
标识
DOI:10.1002/adhm.202300303
摘要

Treatment of infected bone defects is a major clinical challenge; bioactive materials combining sufficient antimicrobial activity and favorable osteogenic ability are urgently needed. In this study, through a facile one-pot hydrothermal reaction of zinc acetate in the presence of tannic acid (TA), with or without silver nitrate (AgNO3 ), is used to synthesize a TA or TA and silver nanoparticles (Ag NPs) bulk-modified zinc oxide (ZnO) (ZnO-TA or ZnO-TA-Ag), which is further composited with zein to fabricate porous microparticulate scaffolds for infected bone defect repair. Bulk TA modification significantly improves the release rate of antibacterial metal ions (Zn2+ release rate is >100 times that of ZnO). Fast and long-lasting (>35 d) Zn2+ and Ag+ release guaranteed sufficient antibacterial capability and excellent osteogenic properties in promoting the osteogenic differentiation of bone marrow mesenchymal stem cells and endogenous citric acid production and mineralization and providing considerable immunomodulatory activity in promoting M2 polarization of macrophages. At the same time, synchronously-released TA could scavenge endogenous reactive oxygen species (ROS) and ROS produced by antibacterial metal ions, effectively balancing antibacterial activity and osteogenesis to sufficiently control infection while protecting the surrounding tissue from damage, thus effectively promoting infected bone defect repair.
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