基于氧化葡聚糖/聚乙烯亚胺-明胶/聚丙烯酸的双动态网络水凝胶：兼具机械适应性、抗菌性和pH响应性给药功能的慢性创面治疗新材料

针对慢性难愈性创面缺乏兼具机械柔韧性、抗菌性和微环境响应性的理想敷料这一临床难题，南京研究团队通过氧化葡聚糖(ODex)、聚乙烯亚胺修饰明胶(PEI-Gel)、聚丙烯酸(PAA)与Al3+ 构建双动态网络(DPA)水凝胶。该材料展现920.9%超高延伸率和0.54 MPa拉伸强度，对大肠杆菌等病原体的MIC90 低至6-25 mg/mL，并在pH 3.0实现168小时持续释放大黄素，为慢性创面治疗提供创新解决方案。

　　

慢性创面愈合一直是临床面临的重大挑战，特别是糖尿病足溃疡(DFUs)等慢性伤口，由于持续感染、机械应力破坏和异常微环境，传统敷料难以满足治疗需求。现有水凝胶敷料往往在机械强度、抗菌性能和智能给药等关键性能上存在"顾此失彼"的困境——天然聚合物基水凝胶生物相容性好但力学性能差，单一网络结构药物突释明显，而合成材料又常缺乏生物活性。更棘手的是，创面愈合过程中pH值动态变化(急性期偏碱、感染期偏酸)的特性，使得传统敷料难以实现精准的药物控释。

针对这一系列难题，南京的研究团队在《International Journal of Biological Macromolecules》发表创新研究，通过巧妙设计双动态网络结构，将氧化葡聚糖(ODex)的希夫碱共价键与聚丙烯酸(PAA)-Al³⁺
金属配位键相结合，同时引入聚乙烯亚胺修饰明胶(PEI-Gel)增强生物活性，开发出具有机械自适应、广谱抗菌和pH响应给药三重功能的DPA水凝胶。这项研究突破性地解决了传统敷料"单功能突出、综合性能不足"的瓶颈问题。

研究团队采用氧化还原法制备ODex，通过PEI氨基化改性明胶，结合自由基聚合合成PAA；采用流变学测试、万能材料试验机等表征力学性能；通过微量肉汤稀释法测定抗菌活性；建立体外药物释放模型评估pH响应性。实验选用临床分离的Escherichia coli、Staphylococcus epidermidis等菌株验证抗菌效果，并以传统中药活性成分大黄素(emodin)为模型药物考察释放行为。

材料表征与机械性能
红外光谱证实ODex在1732 cm^-1
出现醛基特征峰，¹
H NMR显示8.46-9.26 ppm醛基质子信号。DPA水凝胶表现出惊人的机械适应性：920.9±1.2%的断裂伸长率媲美真实皮肤组织，0.54±0.3 MPa的拉伸强度满足反复应力需求，循环压缩测试中能量耗散率仅17.3%，表明双网络有效分散应力。

抗菌性能评估
PEI-Gel的引入使水凝胶对革兰氏阴性菌(E. coli)和阳性菌(S. epidermidis)均表现出显著抑制，MIC₉₀
分别为25和20 mg/mL，尤其对S. saprophyticus的MIC₉₀
低至6 mg/mL。机理研究表明，PEI的阳离子特性破坏细菌膜电位，而Al³⁺
通过干扰金属代谢增强杀菌效果。

智能给药特性
在模拟感染创面酸性环境(pH 3.0)下，168小时内大黄素累积释放率达90%以上，而在中性条件下(pH 7.4)仅释放约40%。这种pH响应性源于希夫碱在酸性条件下的可逆解离，以及Al³⁺
-羧基配位键的动态重组，完美契合中医"煨脓长肉"理论倡导的酸性愈合微环境需求。

这项研究通过仿生设计实现了材料性能的突破性平衡：双动态网络赋予其组织匹配的机械性能，PEI-Gel提供持续抗菌保障，pH响应释放系统则实现精准给药。特别值得注意的是，该研究将现代材料科学与传统中医理论相结合，以大黄素这一中药活性成分为媒介，为开发具有文化适配性的先进敷料提供了范式。从临床转化角度看，DPA水凝胶的原料成本可控、制备工艺简便，具有显著的产业化前景，有望为全球约1.5亿DFUs患者带来新的治疗选择。研究团队在讨论部分特别指出，这种设计策略可扩展至其他金属离子(如Zn²⁺
、Ag⁺
)和天然活性成分的递送系统构建，为智能伤口管理材料的开发开辟了新途径。