Dynamic Metal-Phenolic Coordinated Hydrogel for Synergistic Photothermal/Chemodynamic Therapy against Biofilm-Infected Wounds and Real-Time Monitoring

生物膜 光热治疗 材料科学 生物污染 氢氧化铵 伤口愈合 单宁酸 粘附 自愈水凝胶 伤口闭合 壳聚糖 脚手架 纳米复合材料 表面改性 再生(生物学) 聚合 自愈 伤口敷料 丙烯酸 氢氧化物 海绵 生物粘附 抗菌活性 生物医学工程 光热效应 自由基聚合 慢性伤口 聚合物 卡拉胶 基质(化学分析) 纳米技术
作者
Lixia Li,Zhonghao Zhao,Yuhang Gao,Xiaohe Jiang,Haimeng Liu,Xiaolu Guo,Xiaohua Huang,Li Zhou,Chanjuan Liu,Xing‐Can Shen
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:17 (40): 56017-56039 被引量:4
标识
DOI:10.1021/acsami.5c17481
摘要

The development of multifunctional hydrogel dressings integrating injectability, self-healing capability, tissue adhesion, multimodal antibacterial mechanisms, and real-time wound status monitoring remains a critical challenge for combating bacterial biofilms and accelerating wound healing. Herein, we present a dynamically cross-linked nanocomposite hydrogel (QCS-TA/LDH-panis) via Fe3+/Mn2+-mediated coordination between tannic acid (TA)-modified quaternized chitosan (QCS-TA) and polysulfonatoaniline-intercalated FeMn-layered double hydroxide (LDH-panis). The LDH-panis nanohybrids, synthesized through in situ polymerization of 3-sulfonatoaniline within FeMn-LDH interlayers, exhibit a near-infrared (NIR)-responsive photothermal effect (η = 64.3%) and pH/H2O2-activated peroxidase-like activity for biofilm-disrupting hydroxyl radical (•OH) generation. Concurrently, the QCS-TA matrix enables a “capture-and-kill” mechanism via electrostatic interactions (quaternary ammonium groups) and bacterial affinity adhesion (catechol/pyrogallol moieties). Under near-infrared (NIR) irradiation, synergistic mild photothermal/chemodynamic therapy (mPTT/CDT) combined with contact-killing achieved >95% eradication of Staphylococcus aureus and Escherichia coli biofilms. Notably, the hydrogel’s conductivity enabled real-time monitoring of wound exudate and temperature fluctuation during the healing progression. In vivo evaluations confirmed accelerated infected wound regeneration (98.2% closure in 12 days) through biofilm elimination, inflammatory suppression, reepithelialization, and collagen deposition. This multifunctional hydrogel unifies dynamic adaptability, multimodal antibacterial therapy, and sensing intelligence, offering a promising strategy for the clinical management of biofilm-associated infection.
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