湿弹性变形恢复的豆渣纤维素基多功能海绵（TOC/N/CeO2@Ag）的抗菌、止血及抗氧化性能研究

针对创伤急救中止血材料功能单一、易感染等难题，研究人员以豆渣纤维素为基底，通过Tempo氧化制备TOC，并以其为还原剂合成CeO2@Ag复合抗菌剂，最终与NHEAA交联构建多功能海绵TOC/N/CeO2@Ag。该材料具有优异湿弹性（恢复率87.8%）、快速止血（凝血指数13.6%）和广谱抗菌（对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌抑制率>95%），为农业副产物高值化利用和急救医学提供新策略。

　　

在战场和突发事件中，不受控制的出血仍是创伤致死的主要原因。尽管止血材料已广泛应用，但现有产品如海藻酸钠或明胶海绵仅能通过物理压迫止血，缺乏抗菌、促凝血等综合功能。更棘手的是，传统材料常面临机械性能差（湿态易塌陷）、生物毒性风险（如纳米银聚集）等问题。如何开发兼具快速止血、抗感染和生物安全性的多功能材料，成为急救医学的迫切需求。

针对这一挑战，来自吉林农业大学的研究团队另辟蹊径，将目光投向农业副产物——豆渣。这种富含纤维素（OC）的废弃物具有天然三维多孔结构，但原始OC亲水性差、界面活性低。研究人员通过Tempo氧化技术将其转化为氧化豆渣纤维素（TOC），引入羧基显著提升性能。更巧妙的是，他们以TOC为绿色还原剂，在无外加毒害试剂条件下合成氧化铈-纳米银复合物（CeO₂@Ag），再与N-羟乙基丙烯酰胺（NHEAA）交联，最终制得新型多功能海绵TOC/N/CeO₂@Ag。这项突破性成果发表在《International Journal of Biological Macromolecules》上。

研究团队运用三大关键技术：1）Tempo氧化法制备TOC，通过FTIR和XPS证实羧基化成功；2）微波辅助合成CeO₂@Ag，利用TOC双重功能（还原剂/稳定剂）实现纳米银均匀负载；3）自由基聚合构建TOC-NHEAA双网络结构，显著提升湿态力学性能（压缩模量达28.4 kPa）。

材料表征：SEM显示TOC/N/CeO₂@Ag具有30-120 μm贯通孔道，比表面积达15.6 m²/g。XRD证实CeO₂的萤石结构和Ag的面心立方晶型共存，EDS图谱显示Ce、Ag元素均匀分布。

力学性能：湿态下海绵经50%压缩后恢复率达87.8%，显著优于纯TOC海绵（41.2%）。这归功于NHEAA与TOC形成的氢键/共价键双交联网络。

止血效能：体外凝血实验显示，该材料凝血指数（BCI）仅13.6%，远低于市售PVF海绵（49.2%）。兔股动脉损伤模型中，止血时间（45秒）比对照组缩短67%，得益于多孔结构快速吸液和Ce³⁺/Ce⁴⁺转化激活凝血因子。

抗菌活性：对金黄色葡萄球菌（S. aureus）和大肠杆菌（E. coli）的抑制率分别达95.3%和96.4%。机理研究表明，CeO₂@Ag通过破坏细菌膜（SEM观察到明显皱缩）、产生活性氧（ROS）和抑制DNA复制发挥协同杀菌作用。

生物相容性：CCK-8实验显示L929细胞存活率>90%，溶血率仅1.8%。DPPH实验证实其自由基清除率达82.3%，归因于CeO₂的氧化还原酶模拟活性。

这项研究开创性地将农业废弃物转化为高性能医用材料，解决了传统止血材料功能单一、毒性风险高的行业痛点。其创新点在于：1）建立TOC绿色还原-交联一体化策略，避免有毒试剂使用；2）构建CeO₂@Ag协同系统，兼顾抗菌效力与生物安全性；3）开发出湿态弹性恢复特性，突破纤维素基材料力学短板。该成果不仅为战创伤急救提供新选择，更开辟了农业副产物高值化利用的新路径，具有显著的经济和社会效益。未来研究可进一步探索其在慢性伤口愈合中的应用潜力。