Cell子刊：用于快速消除金黄色葡萄球菌生物膜并增强成骨的近红外响应型氢化二氧化钛纳米蜂窝状表面图案

由于传统抗生素疗法的局限性，以及在满足细菌清除和骨免疫调节的双重复杂需求方面所面临的挑战，植入后感染严重威胁着临床效果。目前的策略很少能在不依赖复杂额外组分的情况下，同时消除生物膜并增强骨整合。在此，研究者利用钛（Ti）表面的固有二氧化钛（TiO2）组分，开发了一种氢化的二氧化钛（TiO2 ）纳米蜂窝状表面图案（H-NCs）。这些经过工程化改造、带有氧空位的H-NCs将TiO 2的带隙减小至1.32 eV，从而在近红外（NIR）光照射下，促进活性氧（ROS）的产生和温和的光热效应，以消除生物膜。体外和体内实验结果表明，在近红外光照射15分钟内，金黄色葡萄球菌（S. aureus）的清除率分别达到了99.94%和91.58%。此外，这种90纳米的蜂窝状表面结构能通过形貌线索引导巨噬细胞，从而建立一个有利的骨免疫微环境。总而言之，这种新型改性表面有望同时解决植入物相关感染和增强成骨这两大挑战。

图解1. 钛植入物上H-NCs的示意图。该结构通过增强的$⋅OH$生成和温和的光热效应实现近红外激活的抗菌效果，并通过具有免疫调节功能的表面形貌促进骨-植入物整合。

图1. 不同样品的表面表征

图2. 不同样品的光催化和光热性能

图3. 体外抗菌评估

图4. H-NCs对巨噬细胞的调控作用

图5. 体内抗菌效果及对巨噬细胞免疫调控的评估

图6. 体内骨-植入物整合的评估

链接： https://doi.org/10.1016/j.celbio.2025.100213