《AS》南京大学史本龙：智能水凝胶高效对抗超级细菌感染

感染伤口因其复杂的病理微环境而对愈合构成巨大挑战，而传统敷料通常功能有限，难以适应动态的伤口变化。

2026年3月16日，南京大学史本龙、朱泽章、嘉兴大学Tang Bolin、中南大学赵行平共同通讯在Advanced Science（IF=14.1）在 线发表 题为“Self-Adaptive Allantoin@ZIF8 Nanocomposite Hydrogel with Resveratrol Synergy for MRSA-Infected Wound Regeneration”的研究论文。本研究以负载尿囊素的 ZIF8 纳米颗粒（Alla@ZIF8）与甲基丙烯酰化季铵盐羧甲基壳聚糖/白藜芦醇复合水凝胶（RMQCC）为基础，设计并构建了一种自适应多功能水凝胶体系（Alla@ZIF8-Gel）。该纳米复合水凝胶兼具 pH 响应性、形态自适应等多种智能特性。

季铵盐羧甲基壳聚糖赋予体系良好的生物相容性与强效抗菌性能；静电作用与氢键使水凝胶具备优异的可注射性与自修复能力；ZIF8 纳米颗粒可智能按需释放尿囊素，进而促进组织再生；白藜芦醇则发挥强效抗氧化、抗炎及免疫调节作用。Alla@ZIF8-Gel 可根据伤口微环境动态调控药物释放动力学，实现抗菌、抗氧化、抗炎与组织修复的协同作用。体内外实验结果均表明，该自适应水凝胶可显著加速耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）感染伤口的愈合，抑制细菌增殖，减轻氧化损伤与炎症反应，并促进胶原沉积、再上皮化与新生血管形成。本研究为开发用于感染性伤口处理的智能多功能治疗材料提供了全新设计思路，具有重要的临床转化潜力。

伤口修复是生物医学研究中一个关键且长期存在的难题，其中感染性伤口的处理面临尤为严峻的挑战。尽管多种抗菌药物和生长因子已用于伤口治疗，但其临床疗效往往不佳，主要受制于难以维持有效局部浓度、易被伤口渗出液冲刷以及可能诱发微生物耐药性等问题。因此，开发能够同时对抗感染、氧化应激与炎症，并实现生物活性分子长效释放的多功能生物材料，对提升感染性伤口治疗效果具有重要意义。为此，开发具有自适应能力、可根据不同伤口阶段独特病理生理特征动态调控功能的水凝胶体系，已成为先进伤口修复材料领域的重要研究方向。

羧甲基壳聚糖（CC）是一种天然多糖衍生物，因其优异的生物相容性、生物可降解性、低毒性及内在生物活性，在伤口修复领域展现出极高应用潜力。本研究提出一种对羧甲基壳聚糖进行甲基丙烯酰化与季铵化双功能化修饰（MQCC）的策略。该方法不仅大幅提升其抗菌能力，还赋予材料可注射性与光固化性能，使其能够适配不规则伤口形态并形成稳定保护屏障。这种协同多功能修饰策略相较文献报道的单功能方法实现了重要突破。此外，本研究在羧甲基壳聚糖中引入季铵基团，不仅显著增强抗菌效果，还使材料具备阳离子响应特性，可使水凝胶根据伤口微环境中pH 与离子强度变化调控溶胀行为及药物释放动力学。这类自适应特性对应对愈合伤口动态变化的病理生理环境尤为关键。

沸石咪唑酯骨架材料 8（ZIF8）是由锌离子（Zn²⁺）与咪唑酯配体构建的金属有机框架材料，具有高孔隙率、表面化学可调控及优异生物相容性等特点。ZIF8具有更高载药量与更精准的释放动力学，可维持有效局部药物浓度并延长作用时间。尿囊素（Alla）是一种天然生物活性化合物，凭借促进细胞增殖、加速上皮化、抗炎及保湿等多种生物学功能，在伤口修复中发挥关键作用。但其水溶性差、易被伤口渗出液快速清除，限制了局部给药的长效疗效。本研究将Alla 包载于ZIF8 纳米颗粒中，不仅解决了溶解性与稳定性问题，还实现局部缓释，显著延长其作用时长。本研究选用ZIF8 作为Alla 载体，不仅利用其出色载药与保护能力，更关键的是借助其pH 响应释放特性，使Alla 在感染区域酸度升高时加速释放，在炎症消退、pH恢复正常时减缓释放，最终实现与伤口愈合进程时间同步的智能药物释放模式，构建精密且自适应的治疗体系。

氧化应激是感染性伤口愈合的关键障碍，过量活性氧（ROS）不仅直接造成细胞与组织损伤，还会加剧炎症反应、阻碍血管生成，进而延缓伤口修复。白藜芦醇（Res）是一种天然多酚类化合物，具有强效抗氧化能力，可有效清除多种ROS、调控氧化还原稳态并保护细胞免受氧化损伤。本研究将Res 通过化学共轭结合至季铵盐羧甲基壳聚糖水凝胶网络中。该策略不仅提升Res 的稳定性与分散性，还促进其在伤口部位局部长效释放，有效缓解突释现象。与文献报道的物理共混方法相比，这种化学共轭方式能更有效保护Res 生物活性并延长作用时长，从而在整个伤口愈合过程中持续发挥抗氧化与抗炎作用。

Alla@ZIF8‑Gel的制备及其对MRSA感染伤口治疗作用示意图（摘自Advanced Science ）

本研究将负载尿囊素的 ZIF8 纳米颗粒（Alla@ZIF8）整合至经白藜芦醇功能化的季铵盐羧甲基壳聚糖水凝胶（RMQCC）中，构建了一种多功能协同水凝胶体系（Alla@ZIF8-Gel）。该设计策略融合各组分功能优势，产生超越单一功能叠加的协同效应。与已报道的多功能水凝胶相比，本体系具备多项显著优势。这种多功能协同设计不仅克服了单一组分材料在处理复杂伤口微环境时的局限，还通过组分间相互作用实现抗菌、抗氧化、抗炎与促再生的一体化目标，为感染性伤口处理提供了新颖高效的治疗策略，具有重要科学意义与广阔临床转化前景。

https://doi.org/10.1002/advs.202520614