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  耐藥性細菌感染引發(fā)的大量疾病已成為當前全球公共衛(wèi)生安全的重大威脅，開發(fā)一種兼具廣譜抗菌活性和規(guī)避耐藥性風險的新型非抗生素抗菌新材料至關重要。盡管近年來抗菌材料研究取得進展，但仍普遍面臨抗菌性能與生物相容性不足的雙重困境。因此，開發(fā)一種兼具高效廣譜抗菌活性和優(yōu)良生物相容性的新型功能材料具有重要的科學意義和應用價值。

  近期，福州大學林子俺研究員課題組受天然海洋貽貝神秘抗菌特性的啟發(fā)，成功合成了一種具有廣譜抗菌效果的鄰位二羥基共價有機框架水凝膠（Gel@COF），并應用于耐甲氧西林金黃色葡萄球菌（MRSA）感染的糖尿病小鼠創(chuàng)口模型中評估傷口的愈合程度。該工作不僅拓寬了COFs材料在抗菌領域的應用前景，更為未來針對慢性感染傷口開發(fā)先進的抗感染材料提供了新的策略（圖1）。該工作以“A Self-Oxidizing o-Dihydroxybenzene-Based Covalent Organic Framework Hydrogel with Broad-Spectrum Antibacterial Properties for Promoting Diabetic Wound Healing”為題發(fā)表在國際頂級學術期刊Advanced Functional Materials（DOI:10.1002/adfm.202505669）上。論文第一作者為福州大學碩士研究生薛元迪，陳憲副教授為共同第一作者，通訊作者為林子俺研究員，通訊單位為福州大學化學學院。

圖1. 具有廣譜抗菌性能共價有機框架水凝膠用于細菌感染的糖尿病小鼠傷口治療

  作者選用2,4,6-三(4-氨基苯基)-1,3,5-三嗪（TAPT）和2,3-二羥基對苯二甲醛（2,3DHA）為單體，通過溶劑熱法合成了具有鄰位二羥基結構的共價有機框架（TAPT-2,3DHA-COF）。利用其級聯(lián)自氧化反應持續(xù)產(chǎn)生H₂O₂，在最小抑菌濃度（MICs）下，通過破壞細菌膜結構誘導核酸及蛋白泄漏，同時干擾細菌能量代謝與氧化應激水平，對革蘭氏陽性菌（金黃色葡萄球菌、蠟樣芽孢桿菌、耐甲氧西林金黃色葡萄球菌）以及革蘭氏陰性菌（大腸桿菌、銅綠假單胞菌、溶藻弧菌）展現(xiàn)出優(yōu)異的廣譜抗菌特性（圖2）。

圖2. TAPT-2,3DHA-COF的體外抗菌實驗

  接著，通過自由基共聚反應在室溫下合成雜化丙烯酰胺共價有機框架水凝膠（Gel@COF），通過表征其微觀形貌、流變性能、壓縮性能、拉伸性能等，證明了所合成的復合水凝膠具有優(yōu)異的理化性能，同時還通過模擬各種復雜動態(tài)測試環(huán)境，驗證其良好的粘附性能（圖3）。

圖3. Gel@COF的制備與表征

  通過實驗結果表明，該復合共價有機框架水凝膠具有優(yōu)異的抗菌活性，同時對L929小鼠成纖維細胞以及小鼠血紅細胞都具有良好的細胞活性以及溶血性（圖4），進一步證明其具有優(yōu)異的體外生物相容性，并具備運用于生物體的潛力。

圖4. Gel@COF抗菌性能與體外安全性表征

  為了進一步驗證該復合共價有機框架水凝膠的實際應用價值，作者考察了其在耐甲氧西林金黃色葡萄球菌（MRSA）感染的糖尿病小鼠創(chuàng)口模型中的恢復能力。值得注意的是，該水凝膠在12天后就實現(xiàn)了99.62%的愈合率，表現(xiàn)出優(yōu)異的殺菌促愈性能（圖5）。此外，根據(jù)組織病理學切片與血常規(guī)等還進一步驗證了該材料不僅可以緩解炎癥微環(huán)境并改善微血管的功效（圖6），還具有良好的體內(nèi)生物安全性。該研究展示了一種新型的共價有機框架水凝膠，具備優(yōu)異的廣譜抗菌與良好的理化性質(zhì)，在慢性感染傷口中體現(xiàn)了廣泛的應用潛力，并為未來開發(fā)廣譜抗菌性能的新型材料提供了新思路。

圖5. 共價有機框架水凝膠用于MRSA感染的糖尿病小鼠傷口模型

圖6. 共價有機框架水凝膠治療后小鼠傷口的愈合情況

  總而言之，本研究成功制備了一種基于鄰位二羥基的新型共價有機框架水凝膠，其兼具廣譜抗菌與自氧化特性，并在MRSA感染糖尿病小鼠模型中展現(xiàn)出顯著的促組織再生與修復效能。此項研究不僅創(chuàng)新性地開發(fā)了一種具有廣譜抗菌效果的新型共價有機框架復合材料，還為未來開發(fā)針對糖尿病創(chuàng)面細菌感染治療先進材料提供了重要思路。該研究工作得到了國家自然科學基金（22274021）和福建省自然科學基金（2022J01535）的資助。

  論文信息:

  A Self-Oxidizing o-Dihydroxybenzene-Based Covalent Organic Framework Hydrogel with Broad-Spectrum Antibacterial Properties for Promoting Diabetic Wound Healing

  Yuandi Xue^#, Xian Chen^#, Fan Wu, Canrong Chen, Na Lin, Shaofeng Dong, Ying Sun, Zian Lin^*

  http://doi.org/10.1002/adfm.202505669

導師介紹：

林子俺 研究員/博導，福州大學化學學院副院長，福州大學食品安全與生物分析教育部重點實驗室副主任。課題組長期從事復雜樣品前處理、色譜、生物質(zhì)譜基礎理論及新技術開發(fā)研究。迄今為止，以第一作者或通訊作者身份在包括 J. Am. Chem, Soc., Adv. Mater., Adv. Funct. Mater., Mass Spectrom. Rev., Chem. Sci., Anal. Chem., Trac-trend Anal Chem.，等國際權威刊物上已發(fā)表SCI論文160余篇，SCI他引6000余次，H指數(shù)44，授權國家發(fā)明專利14項。