A multimodal ROS logic-gated therapeutic platform disrupts the vicious cycle of senescence to promote aged bone defect repair

活性氧 衰老 细胞生物学 自噬 再生(生物学) 间充质干细胞 氧化应激 炎症 干细胞 癌症研究 细胞周期检查点 骨愈合 细胞周期 细胞 DNA损伤 细胞生长 化学 谷胱甘肽 细胞内 信号转导 祖细胞 肌成纤维细胞 医学 抗氧化剂 体内 骨重建 体外
作者
Xueheng Sun,Xueheng Sun,Shangyu Xie,Yi Fang,Deteng Zhang,W. Wang,Zeyue Sun,Jiajü Lü,Xiaokun Yue,Weize Kong,Dehao Fu,Xiang Xu,Ke Dai,J. Wang,Jie Wei,Xin Sun,Xin Sun
出处
期刊:Bioactive Materials [Elsevier BV]
卷期号:61: 692-711
标识
DOI:10.1016/j.bioactmat.2026.02.002
摘要

The impaired regeneration of aged individuals presents major challenges for repairing bone defects. Within the senescent microenvironment (SME), excessive reactive oxygen species (ROS), chronic inflammation, the accumulation of senescent cells and local infection form a self-reinforcing vicious cycle that hinders healing. Here, we developed a multimodal ROS logic-gated therapeutic platform by integrating magnesium- and manganese-doped bismuth oxide with oxygen vacancies nanoparticles (MMBOx) embedded in a rapamycin (Rapa)-loaded, 3D-printed hydrogel scaffold. In vitro study, this platform combines pH-responsive peroxidase, oxidase-like activity and photothermal-enhanced sonodynamic effects, enabling on-demand ROS generation for efficient antibacterial elimination. Simultaneously, MMBOx and the hydrogel scavenge excess ROS, while Rapa promotes cellular autophagy to remove damaged mitochondria, enhances ROS regulation, and delays stem cell senescence. Moreover, MMBOx enhances glutathione (GSH) synthesis and metabolism by modulating the Keap1-Nrf2 signaling pathway, thereby boosting the intracellular GSH pool and increasing ROS tolerance to support a more youthful cellular phenotype. In vivo studies confirm that this platform alleviates infection in the infected skin defect model. Furthermore, it attenuates SME-associated chronic inflammation and cellular senescence, and promotes bone regeneration in the aged rat calvarial defect model. These findings offer a promising strategy for addressing deteriorated SME and enhancing bone repair in the elderly. • The vicious cycle of infection exacerbating oxidative stress-inflammation response-cell senescence impedes elderly bone regeneration. • A multimodal ROS logic-gated therapeutic platform (MMBOx/Rapa@GPP) with theranostic capabilities is applied to aged bone defect repair. • MMBOx/Rapa@GPP enables sequential ROS-modulating antibacterial, antioxidant, and autophagy-enhanced therapy to promote aged bone repair. • MMBOx was first shown to delay senescence via Keap1-Nrf2 pathway-driven GSH synthesis, enhancing antioxidant capacity.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
有人应助123采纳,获得10
3秒前
8秒前
西吴完成签到 ,获得积分0
14秒前
伊雪儿完成签到,获得积分10
17秒前
lzp完成签到 ,获得积分10
19秒前
勤劳的夏天完成签到,获得积分10
23秒前
alei089完成签到 ,获得积分10
24秒前
玩命的凝天完成签到,获得积分10
26秒前
邵翎365完成签到,获得积分10
27秒前
体贴皮带完成签到 ,获得积分10
29秒前
王亚楠完成签到 ,获得积分10
32秒前
灵巧的长颈鹿完成签到,获得积分10
37秒前
aajhajkahna应助科研通管家采纳,获得10
37秒前
cdercder应助科研通管家采纳,获得10
37秒前
cdercder应助科研通管家采纳,获得10
37秒前
aajhajkahna应助科研通管家采纳,获得10
37秒前
白昼の月完成签到 ,获得积分0
38秒前
大力的安阳完成签到 ,获得积分10
43秒前
murraya发布了新的文献求助10
49秒前
淞淞于我完成签到 ,获得积分0
51秒前
ghtsmile完成签到 ,获得积分10
57秒前
柏笙笑完成签到 ,获得积分10
57秒前
大个应助积极钧采纳,获得10
58秒前
排骨大王完成签到 ,获得积分10
59秒前
Nene完成签到 ,获得积分10
1分钟前
风趣朝雪完成签到,获得积分10
1分钟前
1分钟前
Nexus完成签到,获得积分0
1分钟前
kk完成签到,获得积分10
1分钟前
小蓝发布了新的文献求助10
1分钟前
Xtay完成签到 ,获得积分10
1分钟前
科研通AI6.2应助研友_惊鸿采纳,获得10
1分钟前
SunJay完成签到,获得积分10
1分钟前
123334发布了新的文献求助10
1分钟前
1分钟前
songliyan完成签到 ,获得积分10
1分钟前
吉吉完成签到,获得积分10
1分钟前
研友_惊鸿发布了新的文献求助10
1分钟前
ty完成签到,获得积分10
1分钟前
凡凡完成签到,获得积分10
1分钟前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
China Pluperfect I: Epistemology of Past and Outside in Chinese Art 520
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
Cosmos as Art Object: Studies in Plato's Timaeus and Other Dialogues 500
What is the Future of Psychotherapy in Digital Age? Technology, AI Bots, and Psychotherapy after Covid 444
Management and the Arts 310
Teaching Social and Emotional Learning in Physical Education 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7634311
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9208347
关于积分的说明 19748387
捐赠科研通 7202529
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3275028
关于科研通互助平台的介绍 2436932
邀请新用户注册赠送积分活动 2271934