Engineering Metal–Organic Framework System for Light-Free Antibacterial Photodynamic Therapy

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作者
Mengxuan Cao,Zhiwen Liu,Zhengyuan Wang,Xiaokang Ding,Kai Zhang,Nana Zhao,Fu‐Jian Xu
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:17 (38): 53193-53203 被引量:4
标识
DOI:10.1021/acsami.5c12553
摘要

Photodynamic therapy (PDT) offers a nonantibiotic alternative by leveraging light-activated photosensitizers (PSs) to generate reactive oxygen species (ROS) with strong bactericidal activity for bacterial elimination. However, the limited tissue penetration of external light and the hypoxic microenvironment at infection sites severely impair the therapeutic efficacy of PDT, hindering its clinical translation. In this nanosystem, glucose oxidase (GOx) loaded onto the MOF catalyzes glucose to generate hydrogen peroxide (H2O2), which subsequently reacts with manganese dioxide (MnO2) in a cascade process. This cascade reaction alleviates hypoxia through O2 production and activates luminol-based chemiluminescence (CL) to excite the embedded porphyrin photosensitizer (TCPP), enabling deep-tissue ROS generation without the additional external light. This self-sufficient activation strategy synergistically enhances the antibacterial efficacy by overcoming both light penetration and O2 limitations. In a Staphylococcus aureus (S. aureus)-infected subcutaneous abscess models, the system achieves potent biofilm eradication and efficient bacterial clearance. By integrating oxygen self-supply, cascade enzymatic catalysis, and endogenous CL-triggered photosensitization into a single nanoplatform, this work presents a laser-free photodynamic therapy strategy against deep biofilm infections.
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