Metallothionein‐Inspired Dual‐Stage Ion‐Regulatory Coatings With Infection‐Triggered Bactericidal Activity and Long‐Term Antifouling Protection

生物污染 材料科学 离子 纳米技术 金属 水溶液中的金属离子 化学工程 组合化学 氧化还原 模型系统 工作(物理) 生物物理学 硫醚 弹性体
作者
Jin Zhao,Yongjin Hu,Yirixiatijiang Amier,J N Li,Ye Zhu,Xiaozhi Su,Renzhong Tai,Yang Xun,Y H Xiao,Zhiyuan Zhu,Jingyi Rao
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:: e73872-e73872
标识
DOI:10.1002/adma.73872
摘要

The long-term failure of implantable stents originates from static protection that cannot adapt to the temporal shift of primary risks from early-stage infection and late-stage biofilm-mineral occlusion. Inspired by the dynamic metal homeostasis of metallothioneins, we propose a β-hydroxy thioether-based ion-regulatory network that programs competing binding sites with distinct kinetic and thermodynamic preferences, thereby embedding an intrinsic functional clock into an otherwise static material. As a proof of concept, silver is employed as a representative ion to demonstrate how conventional metal bactericides can be transformed into stage-adaptive defense factors. Initially, the system is dominated by labile hydroxyl complexation, triggering silver ion release under infection-associated acidification and enabling rapid bactericidal clearance. Over time, the system shifts toward thermodynamically favored thioether coordination, which becomes dominant and reprograms the coating, resulting in bacterial repulsion and mineral exclusion at sub-bactericidal ion levels. The stage-adaptive protection is validated in methicillin-resistant Staphylococcus aureus-infected wound and long-term (3-month) bladder indwelling models. This work establishes time-programmable ion regulation as an extensible design concept for adaptive biomaterials capable of coping with evolving biological environments.
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