本研究由 yidan liu 和 wei huang（共同第一作者）以及通讯作者 wenlong zhou 等人完成，主要作者来自浙江理工大学的纺织科学与工程学院（国际丝绸学院）与生物基纤维材料国家重点实验室，部分合作者来自浙江大学医学院附属第二医院癌症研究所。该研究发表于 *International Journal of Biological Macromolecules*，于2026年2月11日在线发表，卷期为第349卷，文章编号150885。

本研究属于生物医用材料与伤口修复领域，聚焦于开发一种基于多酚-金属配位纳米纤维增强的生物聚合物水凝胶，用于全层皮肤缺损的可持续再生与修复。慢性及感染性创面的临床治疗仍面临氧化应激、细菌感染和组织再生能力受损等挑战，传统敷料难以同时兼顾结构支撑、抗菌、抗氧化与生物安全性。基于此背景，作者团队提出将动态金属-多酚网络（metal-polyphenol networks, MPNs）与纤维素纳米纤维（cellulose nanofiber, CNF）结构骨架相结合，利用铜离子-单宁酸（Cu-TA）配位桥接的纤维素纳米纤维（CT）作为增强相，嵌入甲基丙烯酰化丝素蛋白/甲基丙烯酰化透明质酸（SFMA/HAMA）基质中，通过紫外光交联构建一种多功能一体化水凝胶平台（HSCT）。研究旨在解决传统水凝胶力学强度不足、抗菌与生物相容性难以兼得、铜离子递送易产生细胞毒性等问题。

研究流程主要包括四个环节：水凝胶的制备与结构表征、力学性能与稳定性评价、体外抗菌与生物相容性评估、体内创面修复与组织学分析。在第一环节中，作者首先将单宁酸与铜离子通过配位作用负载于纤维素纳米纤维上，形成具有纳米纤维形貌的CT复合物，然后将其与SFMA和HAMA混合，采用紫外光引发自由基聚合制备系列水凝胶。通过扫描电子显微镜、X射线光电子能谱、X射线衍射和傅里叶变换红外光谱等方法对水凝胶的内部孔结构、表面化学组成、丝素蛋白二级结构等进行了系统表征。第二环节通过拉伸、压缩、流变测试和溶胀降解实验评价水凝胶的力学强度、黏弹性、抗溶胀能力及降解行为。第三环节以大肠杆菌和金黄色葡萄球菌为模型菌株评价抗菌活性，通过HaCaT角质形成细胞的活/死染色和细胞活力检测评价细胞相容性，并进一步开展体外凝血指数、溶血率、DPPH和ABTS自由基清除及细胞内活性氧（ROS）清除实验。第四环节利用大鼠全层皮肤缺损感染模型，在术后第3、7、14天观察创面闭合，并通过H&E染色、Masson三色染色、TNF-α与IL-1β免疫荧光及CD31免疫组化等组织学手段评估再生质量。

主要结果显示，CT增强水凝胶形成了更致密有序的孔结构，铜元素在基质中均匀分布。XPS证实了TA的成功引入及甲基丙烯酸酯基团的有效交联，FTIR和酰胺I带去卷积分析表明凝胶化过程中丝素蛋白二级结构由β-折叠向无规卷曲转变，增强了水凝胶的柔韧性。力学测试中，HSCT-7水凝胶的拉伸强度约178 kPa，压缩强度约433 kPa，储能模量全程高于损耗模量，呈现稳定的弹性网络特征。其平衡溶胀率降低，10天后质量保留率约89%，铜离子在120小时内持续缓慢释放，平台期累积释放率为62.28%，有效避免了初始突释带来的细胞毒性。体外抗菌实验中，HSCT-7对金黄色葡萄球菌的抑制率达99%，对大肠杆菌的抑制率亦显著高于对照组，这归因于铜离子的静电膜破坏作用与TA的多酚抗菌协同效应。细胞相容性方面，HSCT-7在24小时和48小时均促进HaCaT细胞增殖，未表现出明显毒性。凝血实验显示HSCT-7的凝血指数最低、凝血时间最短，溶血率低于5%，且能在冲洗后维持稳定血凝块，具有优异的止血性能与血液相容性。抗氧化实验中，HSCT-7的DPPH清除率为81.91%，ABTS清除率为93.45%，且在H₂O₂诱导的细胞内氧化应激模型中使相对荧光强度降至23.21%，表明其强大的胞内ROS清除能力。动物实验中，HSCT处理的大鼠创面在第7天的闭合率达到94.42%，而空白组仅为47.48%；第14天HSCT组创面基本完全闭合，并出现毛囊再生与较成熟的上皮结构。组织学分析进一步显示HSCT-7组具有更薄的成熟表皮、更高的胶原密度和更有序的胶原排列。免疫荧光结果显示HSCT-7组TNF-α相对覆盖率降至5%以下，IL-1β降至12.71%，显著抑制感染创面的过度炎症。CD31免疫组化显示HSCT-7组新生血管密度显著增加，相对表达量约为22.59%，远高于对照组的13.61%。

本研究成功构建了一种基于Cu-TA金属-多酚网络与纤维素纳米纤维协同增强的光交联水凝胶，兼具优异的力学性能、抗氧化能力、抗菌活性与生物相容性，并在感染性全层皮肤缺损模型中显著加速创面修复。研究的科学价值在于提供了一种将动态配位化学与纳米增强结构整合于一体的设计策略，为生物大分子基多功能伤口敷料的构建提供了可推广的范式。应用价值在于该水凝胶体系具有绿色、可放大和可持续的特性，对慢性创面管理和组织再生具有临床转化潜力。本研究亮点包括：首次在SFMA/HAMA体系中引入Cu-TA桥接的纤维素纳米纤维形成层级协同网络，实现了力学增强、铜离子缓释与多酚功能整合；体外-体内一体化评估验证了抗氧化与抗菌对炎症调控和血管新生的促进作用；利用可再生天然高分子材料构建了兼具安全性与治疗长效性的高端敷料平台。

该研究的创新性还体现在多层级网络设计的“结构-功能耦合”理念上：共价光交联网络提供主体骨架，金属-多酚动态配位网络耗散能量并赋予自愈合潜力，纤维素纳米纤维则作为纳米增强载体，三者协同提升了水凝胶的整体性能和生物功能。这一策略为未来兼具力学适配、微环境调控和组织诱导能力的生物医用材料设计提供了重要参考。