pH响应性多功能载药共价有机框架水凝胶敷料促进细菌感染伤口愈合的机制研究

为解决细菌感染导致的伤口愈合延迟问题，研究人员开发了一种负载木犀草素(LN)的pH响应性共价有机框架(COF)水凝胶敷料(LN@COF hydrogel)。该研究通过席夫碱反应合成LN@COF，并整合至自修复聚(HPA-co-AA-co-NVP)水凝胶中，实现了酸性微环境下的可控药物释放。体外实验证实其显著抗菌活性和促细胞迁移能力，动物实验显示该材料可促进上皮化、胶原沉积和血管生成。这项研究为智能伤口敷料设计提供了新思路。

　　

皮肤作为人体最大的器官，其损伤后的愈合过程常因细菌感染而复杂化。金黄色葡萄球菌(S. aureus)等病原体不仅会延长愈合周期，更可能引发全身性并发症。传统抗生素疗法面临耐药性挑战，而现有敷料又难以同时满足动态响应、抗菌和促再生等多重需求。更棘手的是，感染部位特有的酸性微环境(pH～5.5)与正常组织形成显著差异，这对药物递送系统提出了精准调控要求。

针对这一系列挑战，南京中医药大学江苏省中药外用制剂开发与应用工程研究中心的研究团队创新性地将传统中药活性成分与现代纳米材料相结合。他们选择具有抗炎、抗菌多重功效的木犀草素(LN)作为模型药物，通过精巧的分子设计，构建出具有pH响应特性的共价有机框架(COF)载药系统，并将其整合至具有自修复功能的水凝胶网络中，开发出LN@COF/poly(HPA-co-AA-co-NVP)复合水凝胶敷料。这项突破性研究成果发表在《Materials Letters》上，为感染性伤口治疗提供了全新的解决方案。

研究团队主要采用了以下关键技术方法：通过缩合反应和席夫碱反应原位合成LN@COF纳米颗粒；紫外光引发自由基聚合法制备复合水凝胶；利用动态力学分析(DMA)评估材料粘弹性；建立大鼠全层皮肤缺损模型并接种S. aureus和E. coli模拟感染伤口；采用CD31和α-SMA免疫荧光标记分析血管新生。

材料合成与表征

通过DMTA与TAPB的缩合反应成功构建COF载体，SEM显示其呈不规则球形(直径150.2nm)。负载LN后粒径增至189.6nm，BET比表面积从3555.771m²/g降至1870.289m²/g。FTIR证实LN的羟基特征峰(3477cm^-1)保留，XPS检测到C=O键信号，证明LN成功封装。

水凝胶性能优化

复合水凝胶展现优异溶胀性能(148.96%)和机械强度。DMA测试显示G'始终高于G"，证实典型凝胶特性。自修复实验表明切口处C=O(1716cm^-1)和-OH(3441cm^-1)基团通过氢键实现90.9%修复效率。粘附测试可承受120g重量而不脱落。

pH响应释放机制

在pH5.5条件下，80h累计释放率达82.5%，显著高于中性条件(51.3%)。这种双重释放机制源于：酸性环境中COF骨架质子化促进LN释放，碱性条件下水凝胶溶胀加速药物扩散。

生物学效应验证

5-LN@COF组对S. aureus抑制率达96.58%，创面闭合速度最快(11天基本愈合)。Masson染色显示其胶原沉积量(72.05%)是对照组的4.5倍。CD31标记证实血管密度随LN@COF浓度递增，5%组血管长度达61.12±7.60mm。

这项研究开创性地将COF的精确载药能力与水凝胶的生物学特性相结合，解决了传统敷料无法动态响应伤口微环境的难题。特别值得注意的是，该体系突破了单纯依赖抗生素的局限，通过中药活性成分的多靶点作用实现抗菌-促再生协同效应。从转化医学角度看，这种"药物-载体"一体化设计不仅适用于伤口护理，更为其他局部递药系统开发提供了范式。研究揭示的pH触发释放机制，为开发新一代智能医用敷料奠定了理论基础，展现出广阔的临床应用前景。