Биоразлагаемые металлоантибиотики, выделяющие кислород, для пространственно-временной соно-металлоиммунотерапии биоплёночных инфекций ортопедических имплантатов

Конкуренция возбудителя и организма-хозяина за марганец, а также сложные механизмы иммуностимуляции существенно снижают эффективность антибактериальной иммунотерапии биоплёночных инфекций, связанных с ортопедическими имплантатами. Мы предлагаем стратегию пространственно-временной соно-металлоиммунотерапии (SMIT), направленную на эффективное разрушение биоплёнок. Для этого разработаны наночастицы MnPM — металлоантибиотик на основе наночастиц MnO₂ в форме соцветий гортензии, покрытых биомиметическим металлоорганическим каркасом PCN-224. В кислой среде биоплёнки, обогащённой H₂O₂, MnPM превращают избыток H₂O₂ в кислород, что существенно повышает эффективность ультразвуковой сонодинамической терапии (SDT) и способствует высвобождению антигенов, ассоциированных с бактериями (BAA). Кроме того, MnPM нарушают бактериальный гомеостаз, уничтожая больше бактерий. Ионы марганца, высвобождающиеся при распаде MnO₂, усиливают активность иммунных клеток и работу сигнального пути cGAS–STING, распознающего BAA. Это дополнительно усиливает иммунный ответ и подавляет рост биоплёнки за счёт специфического Т-клеточного ответа. После прекращения ультразвукового воздействия длительная оксигенация способствует выживанию и миграции фибробластов, стимулирует экспрессию факторов роста сосудов и ангиогенез, а также ослабляет чрезмерное воспаление. Полученные данные указывают на потенциал MnPM как металлоантибиотика с иммуностимулирующим действием, регулирующего сигнальный путь cGAS–STING. Эта стратегия может стать перспективной альтернативой антибиотикам при лечении биоплёночных инфекций ортопедических имплантатов и способствовать восстановлению тканей.