一种具有双重抗菌与成骨效应的多功能多组分介孔二氧化硅纳米系统

在本稿件中，我们提出一种简单且通用的基于生物相容性多组分介孔二氧化硅纳米颗粒（MSNs）设计用于感染管理的纳米系统的方法。该策略依赖于将抗生素分子与抗菌金属离子组合于同一纳米系统中，相较于仅携带其中一种试剂的纳米系统，显著改善了抗生物膜效应。该多组分纳米系统基于外部以聚胺树枝状大分子功能化的 MSNs（MSN-G3），其有利于在细菌内部内化并允许多活性金属离子的络合（MSN-G3-Mn+）。重要的是，抗生素和阳离子的选择可根据临床需求进行。在此，我们引入了左氧氟沙星和 Zn2+ 离子，因其兼具抗菌与成骨能力而被选中。Zn2+ 的这种双重生物学作用可能具有辅助效应，即通过联合抗生素破坏生物膜，并有助于感染过程中与骨溶解相关的丢失骨组织的修复与再生。该纳米系统的通用性已通过在对参比纳米系统中引入 Ag+ 离子得到证明。在浮游和生物膜状态下的体外抗菌实验显示出高抗菌功效，归因于左氧氟沙星与 Zn2+ 的联合作用，相较于仅含一种杀菌剂的 MSNs 实现了 above 99% 的抗菌功效。使用 MC3T3-E1 前成骨细胞的体外细胞培养揭示了该纳米系统的成骨能力，显示出对成骨分化的积极作用同时保持细胞活力。