功能化羟丙基甲基纤维素温敏水凝胶：兼具骨矿化、促凝血与抗菌性能的多功能生物材料研究

本研究针对口腔修复与创面愈合中多功能生物材料的迫切需求，开发了基于羟丙基甲基纤维素(HPMC)/透明质酸(HA)/甘油(Gl)温敏水凝胶(HHG)的新型复合材料。研究人员通过引入铜铁层状双氢氧化物(CuFe-LDH)作为抗菌剂、羟基磷灰石(HAP)促进骨矿化或羧甲基壳聚糖(CMCS)实现止血功能，成功制备出凝胶时间缩短至5分钟、对金黄色葡萄球菌(S. aureus)和大肠杆菌(E. coli)具有显著抑制效果(0.1% w/v浓度即可起效)的复合水凝胶。该研究为开发兼具抗菌、止血和骨再生功能的智能生物材料提供了新策略。

　　

在口腔医学和创伤修复领域，传统生物材料往往难以同时满足抗菌、止血和骨再生等多重需求。口腔环境中复杂的微生物群落易引发种植体周围炎，而骨缺损修复又需要材料具备生物矿化能力。现有单一功能水凝胶存在凝胶时间长、抗菌效率低、缺乏促凝血活性等问题，开发多功能集成化智能水凝胶成为研究热点。

中国研究人员在《International Journal of Biological Macromolecules》发表的研究中，创新性地将CuFe-LDH/HAP纳米复合物或CMCS整合到温敏HHG水凝胶体系中。通过溶胶-凝胶法结合水热反应制备CuFe-LDH/HAP复合粉末，利用X射线衍射(XRD)和电子顺磁共振(EPR)等技术验证材料特性，采用动态时间扫描流变测试评估温敏性能，并通过体外抗菌实验、凝血实验和细胞毒性实验系统评价功能效果。

材料表征
XRD分析显示CuFe-LDH/HAP-1样品同时具备11.12°(003晶面)和17.68°(110晶面)的特征衍射峰，EPR检测证实其具有产生羟基自由基(·OH)的过氧化物酶样活性。

温敏性能
含0.1% w/v CuFe-LDH/HAP的复合水凝胶将纯HHG的凝胶时间从15分钟缩短至5分钟，37℃下可快速形成稳定三维网络结构。

抗菌效果
CuFe-LDH/HAP-1对S. aureus和E. coli的抑菌率分别达98.7%和96.3%，其抗菌机制涉及活性氧(ROS)爆发和Fenton反应激活。

生物活性
体外模拟体液浸泡实验显示HHG/CuFe-LDH/HAP组7天后表面形成磷灰石层，钙磷比(Ca/P)达1.67，接近天然骨组织。

止血性能
HHG/CuFe-LDH/CMCS可同时激活内外源性凝血途径，全血凝固时间较对照组缩短60%。

该研究成功开发出兼具快速凝胶(5分钟)、高效抗菌(0.1% w/v即有效)、优异骨诱导(Ca/P=1.67)和显著促凝血(凝血时间缩短60%)功能的多功能温敏水凝胶。特别值得注意的是，CuFe-LDH/HAP-1通过ROS机制实现广谱抗菌，而CMCS的引入使材料具备双重凝血通路激活能力。这些发现为设计面向口腔种植体周围炎防治、牙槽骨缺损修复和创伤止血的智能生物材料提供了重要理论依据和技术支撑，展现出在可注射牙科填充剂、口腔组织修复和感染控制等领域的广阔应用前景。