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Accès ouvert déclaré 2025 article

Dual-functional titanium implants via polydopamine-mediated lithium and copper co-incorporation: synergistic enhancement of osseointegration and antibacterial efficacy

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Introduction Orthopedic implant failure due to inadequate osseointegration and infection remains a critical challenge. To address this, we engineered a polydopamine (PDA)-mediated dual-functional platform for lithium (Li+) and copper (Cu2+) co-incorporation on titanium alloy (Ti6Al4V) implants, aiming to synergize osteogenic and antibacterial properties through a scalable surface modification strategy. Methods PDA coatings were polymerized onto polished Ti64 substrates, followed by sequential immersion in LiCl (800 μM) and CuCl2 (10 μM) solutions to construct Li+/Cu2+ co-doped surfaces (PDA@Li 800-Cu 10). In vitro assays assessed MC3T3-E1 pre-osteoblast proliferation (CCK-8), osteogenic differentiation (ALP activity, RT-PCR for ALP/Axin2), and antibacterial activity against S. aureus and E. coli (live/dead staining, CFU assays). In vivo efficacy was evaluated in a rat femoral defect model via micro-CT and histology. Results and discussion Li+-functionalized surfaces (PDA@Li 800) enhanced osteoblast proliferation and osteogenesis via Wnt/β-catenin activation. Cu2+-loaded coatings (PDA@Cu 10) eradicated >99% bacteria but moderately suppressed osteogenic markers. The dual-doped PDA@Li 800-Cu 10 surface resolved this bioactivity conflict, maintaining antibacterial efficacy comparable to PDA@Cu 10 while elevating the osteogenic capacity of Cu2+-only modified surfaces. In vivo, dual-modified implants eliminated bacterial colonization within 72 h and significantly increased peri-implant bone volume (BV/TV) in comparison to Ti64 controls, outperforming PDA-only counterparts. By harmonizing Li-driven osteoinduction and Cu-mediated bactericidal action through a scalable PDA platform, this work advances a transformative strategy for next-generation orthopedic and dental implants, simultaneously addressing infection risks and bone regeneration demands.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Le contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.

Titre Crossref
Dual-functional titanium implants via polydopamine-mediated lithium and copper co-incorporation: synergistic enhancement of osseointegration and antibacterial efficacy
Date Crossref
12/05/2025
Éditeur
Frontiers Media SA
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude, et il ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Où se fait cette recherche

  • ZheJiang Institute For Food and Drug Control pays non établi dans la notice
    Structure de recherche
  • NMPA Key Laboratory for Quality Monitoring of Narcotic Drugs and Psychotropic Substances pays non établi dans la notice
    Structure de recherche

ZheJiang Institute For Food and Drug Control et NMPA Key Laboratory for Quality Monitoring of Narcotic Drugs and Psychotropic Substances.

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