硼酸酯交联发光电纺纳米纤维实现碳点的pH响应控释与伤口感染协同诊疗

这篇研究报道了一种基于硼酸酯(BE)交联的聚乙醇酸(PVA)电纺纳米纤维垫(BE-CND/PVA)，通过pH/H2O2响应性降解实现碳纳米点(CNDs)的控释，兼具实时监测伤口pH和增强抗菌功能。该材料在碱性伤口环境(pH 8.4)展现显著抗菌活性（尤其对革兰阴性菌E. coli），同时保持血液/皮肤细胞相容性，为智能伤口敷料开发提供了新策略。

　　

3.1 CNDs合成与电纺纳米纤维制备

通过微波辅助热解法从柠檬酸/乙二胺前体制备直径1.4±0.2 nm的碳纳米点(CNDs)，其紫外吸收峰在355 nm，蓝光发射峰450 nm。将CNDs以0.5-5 wt%掺入10 wt% PVA水溶液，在25 kV电压、9 cm极距下电纺获得直径98-119 nm的纤维，扫描电镜(SEM)显示其形貌不受CNDs含量影响。差示扫描量热法(DSC)显示纤维玻璃化温度(T_g)随CNDs含量增加而升高(71.2→84.5°C)，但熔点(T_m)不变，表明CNDs不影响PVA结晶性。

3.2 硼酸酯(BE)交联机制

采用苯-1,4-二硼酸(DBA)在DMF中交联PVA纤维，通过硼酸与二醇缩合形成BE键。当BA/2OH摩尔比达2:1时，交联效率最高(5.3%)，纤维直径增至178.1±19.6 nm。红外光谱(FT-IR)在1300 cm^-1(B-O-C)和662 cm^-1(O-B-O)出现特征峰，证实BE键形成。

3.3 刺激响应性降解行为

在pH 5.4和8.4缓冲液中48小时，BE-CND/PVA垫降解率分别为9.4%和5.8%（中性pH仅1.7%），SEM显示纤维结构明显破坏。1 mM H₂O₂处理72小时引发7.6%降解，证实BE键对活性氧(ROS)敏感。

3.4 pH控释与抗菌特性

荧光光谱分析显示CNDs在pH 8.4释放量最高(75%)，显著高于pH 5.4和7.4。美国纺织化学师协会(AATCC)标准测试表明：该材料在pH 8.4对E. coli抑制效果突出（相比pH 7.4无抑制），但对S. aureus作用有限。这种差异源于革兰阴性菌外膜带负电，与带正电CNDs产生强静电作用。

3.5 生物相容性与传感功能

溶血率<1.4%，人皮肤成纤维细胞(HFF-1)存活率>90%。湿纤维垫在pH 4-12范围内呈现荧光强度梯度变化，尤其在pH 4-6.5区间呈线性响应，具备伤口pH实时监测潜力。

4 结论

BE-CND/PVA纳米纤维垫通过pH/ROS双重响应机制实现CNDs靶向释放，在抑制革兰阴性菌感染的同时提供伤口状态光学反馈，为智能伤口敷料设计开辟了新途径。