Nanofibrous theranostic biosensor for visual detection of infections and triggered drug release: Utilizing ROS-responsive nanoparticles to combat bacterial resistance
Notice bibliographique
Résumé
The need for new technologies to treat infections in wound care is increasingly urgent, especially with the rise of antibiotic-resistant bacteria. In this study, we developed a nanofibrous theranostic biosensor that provides both visual infection detection and on-demand drug release to combat bacterial resistance. The biosensor incorporates a hemicyanine dye, citric acid and ciprofloxacin (Cip)-loaded NPs within a nanofibrous matrix. The cleavage of the hemicyanine dye in the presence of bacteria triggers a colorimetric response, while the responsive release of Cip from the NPs upon exposure to elevated ROS enables targeted antibacterial agent delivery. The results of testing biosensors indicated a detection limit of 1.0 × 10 5 CFU/cm 2 , the biosensor provided vivid visual results within 5 h. In direct antibacterial tests, 100 % bacterial reduction for E. coli, MRSA, and P. aeruginosa was achieved within 4 h in the presence of H 2 O 2 (1.0 mM). Citric acid provided untargeted antibacterial action (99.9 % for E. coli and 99.999 % for MRSA and P. aeruginosa ). While ROS-responsive Cip release, in addition to citric acid, ensured sustained triggered bacterial elimination (100.0 % and 8.0 log reduction), significantly enhancing overall efficacy. Cytocompatibility tests with 3-day elution confirmed that the biosensor was non-cytotoxic, maintaining over 90.0 % fibroblast viability even after complete drug release. This theranostic biosensor effectively prevents untargeted antibiotic release, reducing the risk of bacterial resistance while supporting fibroblast health and proliferation. These results suggest that this biosensor is a promising tool for wound care, offering real-time infection monitoring and targeted antibacterial treatment. • A nanofibrous theranostic biosensor was developed for in situ bacterial detection and treatment. • Detection is triggered by bacterial lipase at concentrations producing a visible yellow-to-green color change detectable by the naked eye. • Treatment is achieved through the release of antibiotics from reactive oxygen species (ROS)-responsive nanoparticles. • The system achieved complete bacterial eradication, with an 8-log reduction within 24 h, while detection occurred within 5 h. • 90 % Human Fibroblast viability was achieved using the developed biosensor.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».