这篇文档属于类型a，即报告了一项原创性研究。以下是针对该研究的学术报告：
该研究由Bin Cui、Min Wen、Zhe Cai、Yunhui Si、Fei Liu、Yufeng Zheng、Chao Zhang和Zhaojun Jia共同完成。研究团队来自中山大学深圳校区生物医学工程学院、北京大学深圳研究院、广州妇女儿童医疗中心儿科研究所、广州医科大学过敏免疫风湿科、北京大学材料科学与工程学院。研究发表于《Advanced Functional Materials》期刊，发表日期为2024年。
该研究的主要科学领域为生物医学工程和材料科学，特别是针对糖尿病患者的感染性组织修复问题。由于传统的生物惰性金属植入物（如钛和不锈钢）在糖尿病患者中易引发感染、炎症和再生不良等问题，研究团队提出了一种基于海洋生物启发的自适应性界面工程策略，旨在赋予植入物表面自更新功能，并依次实现抗菌/抗炎、免疫调节和促愈合/再生功能。研究的背景知识包括：糖尿病患者的高血糖和免疫力低下容易导致细菌定植和慢性感染；传统抗生素治疗存在耐药性、副作用和系统性给药的高成本问题；生物惰性金属植入物的表面功能化是解决这些问题的关键，但传统的“一刀切”涂层策略难以满足分阶段的生物功能需求。因此，研究团队的目标是开发一种自适应性涂层策略，能够动态调节植入物表面特性，以应对感染性组织修复中的复杂需求。
研究分为以下几个主要步骤：
涂层设计与构建：研究团队借鉴了软体动物贝壳的多层互锁界面、海洋贻贝的粘附化学和珊瑚的自更新粘液层，提出了一种三层结构的自适应性涂层。涂层包括：基底衍生的微/纳米结构预层（MNS）、贻贝启发的生物粘附中间层（DP）和动态交联的治疗性凝胶顶层（TDGel）。TDGel由植物多酚单宁酸（TA）、氨基糖苷类抗生素妥布霉素（TOB）和适配分子3-甲酰苯基硼酸（3-FPBA）通过动态硼酸酯和亚胺键交联而成。涂层的构建过程包括：首先通过碱热处理在钛基底上形成MNS层，随后将MNS样品浸泡在含有DOPA和PEI的碱性溶液中形成DP层，最后将MNS-DP样品浸泡在TA、3-FPBA和TOB的反应混合物中形成TDGel层。
涂层的表征与验证：研究团队通过扫描电子显微镜（SEM）、接触角测量、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线光电子能谱（XPS）和核磁共振（NMR）等手段对涂层的结构和化学组成进行了系统表征。结果表明，涂层成功构建，并且具有pH/活性氧（ROS）响应性，能够在感染或炎症的微环境下快速降解并释放抗菌/抗氧化剂。
抗菌/抗生物膜性能测试：研究团队通过体外抗菌实验评估了涂层对金黄色葡萄球菌（S. aureus）和大肠杆菌（E. coli）的抗菌效果。实验包括细菌粘附测试、抑菌圈测试、活/死细菌染色、SEM观察、蛋白质泄漏测试和细胞内ROS水平检测。结果表明，MNS-TDGel涂层显著抑制了细菌粘附，并有效杀灭了细菌。此外，涂层还表现出对生物膜的破坏作用，能够防止生物膜的形成并杀灭生物膜内的细菌。
生物相容性评估：研究团队通过细胞活力测试、溶血实验和鸡胚绒毛膜（CAM）实验评估了涂层的生物相容性。结果表明，涂层在降解后暴露的底层具有良好的细胞支持功能，能够促进细胞粘附和增殖。此外，涂层还表现出优异的血液相容性，不会引起溶血反应。
抗氧化和抗炎免疫调节功能测试：研究团队通过ABTS和DPPH自由基清除实验评估了涂层的抗氧化性能，并通过RAW264.7巨噬细胞的极化实验评估了涂层的抗炎和免疫调节功能。结果表明，涂层能够有效清除ROS，并将巨噬细胞从促炎性M1表型转变为抗炎性M2表型，从而促进炎症的消退和组织再生。
体内实验验证：研究团队在糖尿病小鼠模型中进行了骨植入、皮下植入和伤口闭合实验，验证了涂层的抗感染和促愈合功能。结果表明，涂层能够有效防止植入物相关感染，并促进骨组织再生和伤口愈合。
该研究提出了一种基于海洋生物启发的自适应性界面工程策略，成功构建了具有pH/ROS响应性的多层涂层，赋予生物惰性金属植入物自更新表面特性和分阶段的生物功能。该涂层能够动态调节植入物表面特性，依次实现抗菌/抗炎、免疫调节和促愈合/再生功能，有效解决了糖尿病患者感染性组织修复中的复杂需求。该研究为生物惰性植入物的功能化提供了新的思路，具有重要的科学和应用价值。
研究团队还探讨了涂层在生物可降解金属（如镁和锌合金）中的应用潜力，这为临时植入物（如生物可降解伤口闭合钉）提供了新的可能性。此外，涂层的动态键合特性使其能够通过组合不同的多酚、适配分子和胺类化合物来实现定制化功能，进一步扩展了其在生物医学和其他领域（如防污和食品包装）的应用范围。