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Titanium coating with mussel inspired polymer and bio-orthogonal chemistry enhances antimicrobial activity against Staphylococcus aureus

  • Implant-associated infections present severe and difficult-to-treat complications after surgery, related to implant biofilm colonization. Systemic administration of antibiotics cannot reach sufficient concentrations at the infected site and may be toxic. Here we describe how mussel-inspired dendritic material coated on a titanium surface can locally activate a prodrug of daptomycin (pro-dapto) to treat methicillin-resistant Staphylococcus aureus. The mechanism of the prodrug activation is based on bio-orthogonal click chemistry between a tetrazine (Tz) and trans-cyclooctene (TCO). The former is attached to the dendritic polymer, while the later converts daptomycin into a prodrug. Characterization of the material's properties revealed that it is hydrophobic, non-toxic, and stable for a prolonged period of time. We envision that the titanium coated dendritic material will be able to improve the treatment of implant-associated infections by concentrating systemically administeredImplant-associated infections present severe and difficult-to-treat complications after surgery, related to implant biofilm colonization. Systemic administration of antibiotics cannot reach sufficient concentrations at the infected site and may be toxic. Here we describe how mussel-inspired dendritic material coated on a titanium surface can locally activate a prodrug of daptomycin (pro-dapto) to treat methicillin-resistant Staphylococcus aureus. The mechanism of the prodrug activation is based on bio-orthogonal click chemistry between a tetrazine (Tz) and trans-cyclooctene (TCO). The former is attached to the dendritic polymer, while the later converts daptomycin into a prodrug. Characterization of the material's properties revealed that it is hydrophobic, non-toxic, and stable for a prolonged period of time. We envision that the titanium coated dendritic material will be able to improve the treatment of implant-associated infections by concentrating systemically administered antibiotic prodrugs, thus converting them into active localized medicines.zeige mehrzeige weniger

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Autor*innen:M. Czuban, M. W. Kulka, L. Wang, A. Koliszak, K. Achazi, C. Schlaich, Ievgen DonskyiORCiD, M. Di Luca, J. M. Mejia Oneto, M. Royzen, R. Haag, A. Trampuz
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):Materials Science & Engineering C
Jahr der Erstveröffentlichung:2020
Organisationseinheit der BAM:6 Materialchemie
6 Materialchemie / 6.1 Oberflächen- und Dünnschichtanalyse
Verlag:Elsevier B.V.
Jahrgang/Band:116
Erste Seite:111109
Freie Schlagwörter:Antibiotic delivery; Antibiotic release; Antimicrobial titanium coating; Bio-orthogonal chemistry; Prodrug antibiotic; XPS
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Chemie und Prozesstechnik
Material
Material / Nano
DOI:10.1016/j.msec.2020.111109
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei im Netzwerk der BAM verfügbar ("Closed Access")
Datum der Freischaltung:14.09.2020
Referierte Publikation:Ja
Datum der Eintragung als referierte Publikation:14.09.2020
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