类型a：这篇文档报告了一项原创研究。

主要作者和机构，以及发表期刊和时间
该研究由四川大学化学学院绿色化学与技术教育部重点实验室的韦云杰（Yun-Jie Wei）、陈恒（Heng Chen）、刘艳红（Yan-Hong Liu）和王娜（Na Wang）等人完成。研究论文于2024年9月6日发表在《Small》期刊上，标题为“Kill Two Birds with One Stone: Dual-Metal MOF-Nanozyme-Decorated Hydrogels with ROS-Scavenging, Oxygen-Generating, and Antibacterial Abilities for Accelerating Infected Diabetic Wound Healing”。

学术背景
糖尿病伤口因其复杂的炎症微环境而难以愈合，这种微环境包括不可控的细菌感染、活性氧（Reactive Oxygen Species, ROS）积累以及慢性缺氧。受损的血管阻碍了代谢循环，进一步加剧了缺氧和ROS积累，从而恶化了糖尿病伤口的微环境。然而，现有的单一功能治疗方法难以应对复杂的糖尿病伤口问题。因此，开发一种整合策略以改善糖尿病伤口微环境的敌对性变得尤为重要。本研究旨在通过构建多功能水凝胶敷料，同时实现ROS清除、氧气生成和抗菌能力，从而加速感染性糖尿病伤口的愈合。

详细研究流程
1. MOF纳米酶的合成与表征
- 研究首先合成了基于卟啉的双金属MOF纳米酶PCN-224(Mn)。这些纳米酶通过锰金属卟啉和Zr6簇的配位网络形成，并具有Mn-N4活性位点，模拟过氧化氢酶（Catalase, CAT）的功能。 - 合成过程包括将ZrOCl2·8H2O、苯甲酸（Benzoic Acid, BA）和5,10,15,20-四(4-羧基苯基)卟啉（TCPP）溶解在二甲基甲酰胺（DMF）中，经过超声处理和高温搅拌后得到PCN-224。随后，通过加入MnCl2·4H2O修饰中心氮原子，最终获得PCN-224(Mn)。 - 使用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线光电子能谱（XPS）等技术对纳米酶的形貌、结构和化学成分进行了表征。结果表明，PCN-224(Mn)具有良好的结晶性和高比表面积（1491.49 m²/g），孔径约为1.95 nm。

1. 水凝胶的制备与表征

   • 基于壳聚糖（Chitosan, CS）和京尼平（Genipin, GP）交联形成的水凝胶被用作基础支架，并进一步整合了MOF纳米酶和天然抗菌剂绿原酸（Chlorogenic Acid, CGA）。最终制备出名为MOF/CGA@GP-CS（简称MC-GC）的多功能水凝胶。
   • 水凝胶的制备过程包括将CS、GP、CGA和MOF纳米酶溶解在PBS缓冲液中，混合均匀后注入模具，在37°C下固化过夜。
   • 使用傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、流变学测试和扫描电镜对水凝胶的化学结构、力学性能和多孔结构进行了表征。结果表明，MC-GC水凝胶具有良好的注射性、粘附性和自愈合能力。

2. 抗菌活性实验

   • 通过测定最小抑菌浓度（Minimum Inhibitory Concentration, MIC）和抗菌生长曲线，评估了MC-GC水凝胶对革兰氏阴性大肠杆菌（Escherichia coli, E. coli）和革兰氏阳性金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus, S. aureus）的抗菌效果。
   • 实验结果显示，MC-GC水凝胶对E. coli和S. aureus的抑制率分别达到99.91%和99.97%。此外，通过扫描电镜观察发现，MC-GC处理后的细菌表面出现显著收缩和塌陷，细胞膜严重受损。

3. ROS清除和氧气生成实验

   • 使用溶解氧法评估了PCN-224(Mn)纳米酶的CAT样活性。结果表明，MC-GC水凝胶在12小时内清除H₂O₂的效率达到87.9%，24小时后达到97.7%。
   • 通过DCFH-DA探针和JC-1染色实验验证了MC-GC水凝胶在体外清除ROS和恢复线粒体功能的能力。

4. 体内实验

   • 在链脲佐菌素（Streptozotocin, STZ）诱导的糖尿病小鼠模型中，建立了全层感染性伤口模型，并使用MC-GC水凝胶进行治疗。
   • 通过测量伤口愈合面积、组织学分析（HE染色和Masson三色染色）以及免疫组化检测炎症因子（IL-1β、IL-6和TNF-α）表达水平，评估了MC-GC水凝胶的疗效。

主要结果
1. MOF纳米酶的性能
PCN-224(Mn)纳米酶表现出优异的CAT样活性，能够有效分解H₂O₂生成氧气，同时清除过量的ROS。其米氏常数（Km）为9.49 mM，最大反应速率（Vmax）为0.667 mM/min。

1. 水凝胶的特性
   MC-GC水凝胶具有高吸水性、快速溶胀能力和良好的生物相容性。其溶胀率在6小时和12小时分别达到6366%和6952%。

2. 抗菌效果
   MC-GC水凝胶对E. coli和S. aureus表现出高效的抗菌活性，抑制率分别达到99.91%和99.97%。此外，它还能显著破坏成熟的生物膜。

3. ROS清除和线粒体保护
   MC-GC水凝胶在体外实验中显著降低了L929细胞中的ROS水平，并恢复了线粒体膜电位。

4. 体内伤口愈合效果
   在糖尿病小鼠模型中，MC-GC水凝胶显著加速了伤口愈合。第4天时，MC-GC组的伤口愈合率为76.4%，而对照组仅为58.3%。第8天时，MC-GC组的伤口几乎完全愈合（仅剩5.89%未愈合），而对照组仍保留29.9%的伤口面积。组织学分析显示，MC-GC组的胶原沉积和炎症因子表达水平接近健康小鼠。

结论
本研究成功开发了一种多功能水凝胶敷料MC-GC，能够同时实现ROS清除、氧气生成和抗菌功能，从而显著加速感染性糖尿病伤口的愈合。该水凝胶具有良好的生物相容性和应用潜力，为糖尿病伤口管理提供了一种非侵入性和非药物的解决方案。

研究亮点
1. 首次将双金属MOF纳米酶整合到水凝胶中，实现了高效ROS清除和氧气生成。 2. MC-GC水凝胶表现出卓越的抗菌效果，对E. coli和S. aureus的抑制率均超过99%。 3. 在糖尿病小鼠模型中，MC-GC水凝胶显著加速了伤口愈合，促进了胶原沉积并减轻了炎症。

其他有价值内容
本研究还探讨了MOF纳米酶的长期稳定性和催化机制，为其在生物医学领域的进一步应用提供了理论支持。