PVA/Alg/HANFs@CuS复合膜的设计与评估：机械增强与抗菌性能的协同平衡

《Materials Today Chemistry》：Design and evaluation of PVA/Alg/HANFs@CuS composite membranes: Balance between mechanical reinforcement and antibacterial performances

（编辑推荐）本研究创新性地将羟基磷灰石纳米纤维（HANFs）的机械增强效应与硫化铜（CuS）的光热抗菌性能相结合，开发出具有61±1.25 MPa拉伸强度和90%以上金黄色葡萄球菌（S. aureus）抑制率的多功能复合膜。该材料通过近红外（NIR）触发Cu2+释放与热效应协同抗菌，细胞活性保持80%以上，为兼具力学强度和抗菌功能的生物医用敷料设计提供了新范式。

　　

Highlight

这项研究通过三步法成功构建了PVA/Alg/HANFs@CuS复合膜：1）溶剂热法制备柔性羟基磷灰石纳米纤维（HANFs）；2）水热原位生长硫化铜（CuS）纳米颗粒；3）与聚乙烯醇（PVA）/海藻酸钠（Alg）溶液共混成膜。

材料表征

透射电镜（TEM）显示HANFs具有180μm超长纤维结构和25nm直径（图S1），其表面丰富的含氧基团为CuS纳米颗粒提供了锚定位点。X射线衍射（XRD）证实CuS以高结晶度的六方晶系covellite相存在（PDF#06-0464），紫外-可见光谱显示其在808nm近红外区有强吸收。

力学性能突破

得益于HANFs的交联网络和聚合物基体相互作用，干态复合膜展现出61±1.25 MPa的极限抗拉强度——比纯PVA/Alg膜提升近8倍！动态力学分析（DMA）显示储能模量达937.36±16.15 MPa，这种"刚柔并济"的特性完美适配伤口敷料的力学需求。

光热抗菌魔术

在808nm激光照射下，含40wt% HANFs@CuS的膜表面温度10分钟内飙升至68°C，同时释放的Cu²⁺与热效应产生"双杀"作用：1）破坏细菌细胞膜完整性；2）使蛋白质凝固变性。对金黄色葡萄球菌的抑制率超90%，且细胞毒性实验显示L929成纤维细胞存活率保持80%以上，实现抗菌-生物安全的完美平衡。

Conclusion

该研究巧妙地将HANFs的"钢筋"强化作用与CuS的"光热匕首"特性相结合，开发出可调控溶胀率（200-400%）和水蒸气透过率（1100-1400 g/m²/24h）的智能敷料，为抗感染创伤修复材料的设计提供了"一石二鸟"的创新策略。