作为人体与外界环境接触的第一道防线,皮肤容易受到外界环境的破坏而产生伤口,伤口的快速愈合是皮肤和其他组织修复的一个重要过程。在伤口愈合过程中,环境中的细菌很容易侵入伤口,进而发生感染,导致伤口愈合缓慢甚至更严重的组织损伤。金属有机框架(metal-organic frameworks,MOFs)本身可以通过释放具有抗菌活性的金属离子或有机配体,其次可以与细菌膜相互作用,或者通过外部光源刺激生成活性氧以及与其他抗菌材料组装等方式进行抗菌,因此在抗菌治疗方面展现出了巨大的应用潜力。近年来,随着个性化医疗和多场景应用等需求的不断提升,患者对多功能临床敷料的要求日益增加。将MOFs材料与水凝胶材料结合可以构建一类新型的伤口敷料,解决了传统敷料在治疗伤口愈合过程中的不足。另外,水凝胶的高保湿性和良好的生物相容性可以与MOFs的多功能性完美结合,充分发挥各自的优势,基于协同作用可以实现多类型伤口的快速愈合。本论文研究内容主要针对伤口处的细菌感染、愈合缓慢以及过度炎症等难题,构建了三种MOFs-水凝胶复合伤口敷料,并探究了其在感染性伤口治疗中的应用,具体工作内容如下:1.设计具有双模式协同抗菌性能的多功能水凝胶敷料用于加速细菌感染的伤口愈合,这在临床应用中有至关重要的意义。因此,本课题开发了一种绷带式双层水凝胶敷料体系,该敷料具有优异的皮肤适应性和光热-离子协同的抗菌性能,有潜力用于细菌感染伤口安全有效的治疗。敷料内层由明胶和氧化葡聚糖通过席夫碱反应交联制备,并与具有光热和离子协同抗菌性能的沸石咪唑框架(ZIF)包覆碳纳米管(CNT)的复合材料(简称ZNT)结合。敷料外层是由季铵盐壳聚糖-明胶-蜂胶反应交联而成,其具有柔韧的机械强度和强大的粘附性能,可以适应高强度运动的动态伤口皮肤。更重要的是,这种绷带式结构设计解决了传统敷料需要二次固定的难题。此外,该敷料还表现出良好的生物相容性,可以促进成纤维细胞和血管内皮细胞的增殖和迁移。特别是双模式抗菌治疗有望进一步加速伤口愈合,在未来有潜力应用于临床治疗中。2.为解决糖尿病伤口在愈合AZD1152-HQPA化学结构过程中存在的细菌感染和氧化应激等问题,本课题开发了一种基于可见光催化-MOFs-水凝胶协同平台(Met/MOF(Ti)@gel),实现了对细菌感染的糖尿病伤口的有效治疗。其中,水凝胶中掺杂的钛基金属有机框架(MOF(Ti))在可见光照射下,可以高效地催化过氧化氢(H2O2)分解生成羟基自由基(·OH),赋予了水凝胶敷料优异的抗菌能力。此外,MOF(Ti)的高孔隙率和较大的比表面积实现了对二甲双胍的高效负载。以聚乙烯醇(PVA)和海藻酸钠(SA)通过动态苯硼酸酯交联的水凝胶具有良好的粘接性、自愈合性和形状适应性。水凝胶敷料可以在糖尿CP-690550化学结构病伤口弱酸性的微环境中加速降解,从而促进纳米材料的快速释放。二甲双胍的释放可以实现对伤口局部甚至全身血糖浓度的调控。同时,二甲双胍还可以显著促进巨噬细胞从M1表型到M2表型的极化,从而加速了伤口从炎症期到重塑期的转化。体内实验结果表明,该水凝胶敷料可以在可见光激活下显著促进糖尿病小鼠伤口的愈合和伤口处胶原蛋白的产生,为糖尿病伤口的治疗提供了一种有前景的平台与治疗策略。3.为解决在治疗细菌感染伤口中出现的抗生素耐药性和持续性炎症等问题,本课题构建了一种由双金属MOFs负载葡萄糖氧化酶(glucose oxidase,GOx)进一步与水凝胶集成的多功能伤口敷料(MOF(Fe-Cu)/GOx-PAM gel)。该敷料可以提供一种有效的级联催化系统,通过协同抗菌和炎症调节来加速细菌感染伤口的愈合。重要的是,双金属MOF(Fe-Cu)的催化性能约为单金属MOF(Fe)的5倍。基于这种级联催化体系,葡萄糖经GOx分解后可连续生成丰富的葡萄糖酸和H2O2。葡萄糖酸能有效地提高MOF(Fe-Cu)的类过氧化物酶催化性能,从而进一步加速H2O2分解,实现高效抗菌。MOF(Fe-Cu)/GOx-PAM gel敷料不仅可以促进成纤维细胞的高效迁移,也可以诱导巨噬细胞转变为M2表型,加速伤口微环境向重塑状态转变,加速血管和神经的再生。本课题为促进细菌感染伤口愈合提供了一种多功能的生物活性伤口敷料,具有巨大的临床应用潜力。综上所述,本文基于近红外光热与抗菌离子双模式杀菌功能,构建了一种绷带式双层水凝胶敷料,解决了传统敷料需要二次固定的问题,有潜力用于加速细菌感染的伤口愈合。进-步基于可见光激活与药物分子协同作用,构建了一种微环境双响应型水凝胶敷料,实现细胞层面的炎症因子调控,可用于加速细菌感染的糖尿病伤口愈合。最后基于伤口微环境自激活模式,将双金属MOFs与GOx结合,构建了高效级联催化系统,进一步与水凝胶结合制备了一种cell-mediated immune response具有生物活性的伤口敷料,用于加速细菌感染的伤口愈合及炎症因子的调控,并可以促进血管和神经的再生。以上研究为MOFs-水凝胶基复合伤口敷料的开发与应用开拓了新思路。