针对上述问题，复旦大学附属华山医院朱宁文团队通过将苯硼酸修饰的氧化右旋糖酐、碳二酰肼修饰的明胶以及原花青素与醋酸氯己定自组装形成的纳米颗粒按比例混合，利用希夫碱键、氢键和硼酸酯键等动态共价与非共价作用交联形成PG@PAC的多功能复合水凝胶敷料，集成了快速止血、长效抗菌、抗氧化、抗炎以及促进血管生成等多重功能，旨在同步解决战场烧伤创面感染控制、渗液管理、组织再生等多重难题，从而促进感染性烧伤创面的愈合。该文章于2025年12月08日以《An Ultrafast Self-Gelling Versatile Hydrogel for Rapid Infected Burn Wound Repair in Military Medicine》为题发表于《Advanced Functional Materials》（DOI：10.1002/adfm.202525541）。

（1）多功能PG@PAC水凝胶粉末的合成与治疗机制

原花青素（PA）具显著抗氧化、抗炎活性，可减轻氧化应激与炎症反应、促进组织修复且安全性高；醋酸氯己定（CHX）为广谱抗菌剂，但局部滞留时间短，纳米载体递送系统可提升其疗效并降低副作用。PA 与 CHX 可共组装为 PA/CHX（PAC）纳米颗粒，保留两者生物活性优势。明胶富含 RGD 序列，可激活凝血级联反应，生物相容性优、抗原性低且可生物降解，是交联水凝胶的理想前体。通过席夫碱反应合成苯硼酸修饰氧化葡聚糖（POD）和碳酰肼修饰明胶（Gel-CDH），与 PAC 纳米颗粒按比例混合后，经席夫碱键、氢键和硼酸酯键交联形成多功能复合水凝胶敷料 PG@PAC（POD/Gel-CDH@PA/CHX）（图 1A）。将 POD、Gel-CDH 和 PAC 单体按水凝胶兼容比例制成粉末制剂，接触伤口渗出液后可快速水合形成 PG@PAC 水凝胶并实现自发黏附。该系统具备自发黏附、快速止血、持续抗菌、抗氧化及抗炎特性，可促进感染烧伤创面愈合，解决军事烧伤护理中的多重挑战（图 1B）。

图1 PG@PAC（POD/Gel@PA/CHX）多功能水凝胶粉末用于烧伤创面愈合的合成及治疗机制示意图。（A）3 - 氨基苯甲酸接枝氧化葡聚糖（POD，上）、碳酰二肼修饰明胶（Gel-CDH，中）、原花青素（PA）- 洗必泰（CHX）纳米颗粒（PAC NPs，下）的制备，以及通过动态席夫碱交联结合 PAC NPs 的 POD/Gel-CDH（PG）水凝胶（PG@PAC，右）的制备；（B）PG@PAC 水凝胶粉末在金黄色葡萄球菌感染深度烧伤创面模型中的体内应用，显示其具有止血、抗菌、清除活性氧（ROS）和调节炎症的多功能特性，可促进皮肤再生。

（2）PG、PAC 及 PG@PAC 的制备与表征

氧化葡聚糖经高碘酸氧化后，在1 734 cm⁻¹出现醛基C=O伸缩振动峰；与APBA经席夫碱反应生成的POD在1 647 cm⁻¹出现C=N亚胺峰，醛基峰强度同步下降，1 340 cm⁻¹与700 cm⁻¹处出现B–O及C–H特征吸收，证实APBA接枝（图2B）。Gel-CDH的FTIR在1 240、1 543、1 655及3 322 cm⁻¹处酰胺特征峰增强，表明CDH与明胶酰胺化成功（图2C）。5 % POD与8 % Gel-CDH按1:2体积比混合，室温下通过醛-氨基动态席夫碱键交联，60 s内形成PG水凝胶（图2A）。PAC纳米颗粒呈规则球形，表面光滑，粒径40–180 nm（图2D、E）；与RAW264.7共培养24 h，活力>95%；浓度≤50 μg mL⁻¹时，HUVEC增殖率提高约20 %（图2F）。PG及PG@PAC在PBS中24 h体积收缩至初始约55 %，48 h后趋于稳定（图2G、H）。CHX体外释放12 h累积释放量≈70 %，随后进入动态平衡（图2I–K）。冻干PG@PAC呈贯通多孔网络，孔径50–150 μm（图2L）；EDS面扫描检出C、O、N、B、Cl，证实PAC负载（图2L插图）。溶血率<2 %（图2M、N）；水凝胶浸提液与HUVEC、RAW264.7共培养24 h，存活率均>80 %（图2O、P）。

图2 PG、PAC 及 PG@PAC 的制备与表征。（A）POD 与 Gel-CDH 凝胶化的宏观示意图；（B）PBA、OD 及 POD 的 FTIR 光谱；（C）明胶与 Gel-CDH 的 FTIR 光谱；（D）PAC 的代表性 SEM 图像；（E）PAC 的粒径分布；（F）不同浓度 PAC 溶液作用下 RAW 264.7 细胞与 HUVECs 的存活率；（G）PG 与 PG@PAC 的 24 h 溶胀图像；（H）PG 与 PG@PAC 的溶胀率；（I）62.5、125 及 250 μg・mL-1 CHX 的紫外-可见光谱；（J）230 nm 处 CHX 的标准曲线；（K）PG@PAC 水凝胶中 CHX 的累积释放量；（L）PG@PAC 的代表性 SEM 图像及元素分析；（M）PG 与 PG@PAC 的血液相容性；（N）溶血试验的定量结果；（O、P）不同浓度 PG 与 PG@PAC 浸提液作用下 RAW 264.7 细胞与 HUVECs 的存活率。

（3）PG 与 PG@PAC 的力学性能表征

流变与力学测试表明，PG 水凝胶具有一定拉伸和压缩变形能力（图 3A）；0.1-10 Hz 频率范围内储能模量（G'）始终高于损耗模量（G''），二者均具备典型弹性体特征及长期结构稳定性（图 3B）；37 ℃、1 Hz 条件下，PG 与 PG@PAC 水凝胶的平均 G' 无显著差异（图 3C）。压缩测试显示，二者压缩模量分别为 5.06±0.57 kPa 和 6.54±0.74 kPa，组间无统计学差异（图 3D–F）；拉伸测试显示，二者拉伸模量分别为 30.8±2.56 kPa 和 34.4±3.26 kPa，无显著差异（图 3G–I）。PAC 的引入未显著改变水凝胶的交联密度及力学强度，且二者模量均处于 5 kPa–140 MPa 的人体皮肤适配范围，具备皮肤应用适配的力学性能。水凝胶具有自修复能力，PG 水凝胶的宏观自修复行为见图 3J；应变振幅扫描确定 PG@PAC 水凝胶临界应变点为 115%，应变超临界值时 G'' 高于 G'，网络结构破坏（图 3K）；连续交替应变实验显示，300% 高应变下网络完全破坏，应变恢复至 1% 时模量快速回升至初始水平，该可逆过程可多次循环，证实水凝胶具备高效可靠的自修复能力（图 3L）。

图3 PG 与 PG@PAC 的力学性能表征。（A）水凝胶可压缩及可拉伸特性的图像；（B）PG 与 PG@PAC 的频率扫描测试；（C）通过频率扫描测试测定的 PG 与 PG@PAC 在 1 Hz 下的平均储能模量定量分析；（D）压缩模量示意图；（E）PG 与 PG@PAC 的压缩应力 - 应变曲线；（F）压缩曲线 10-20% 应变范围内 PG 与 PG@PAC 的压缩模量；（G）拉伸模量示意图；（H）PG 与 PG@PAC 的拉伸应力 - 应变曲线；（I）拉伸曲线 0-10% 应变范围内 PG 与 PG@PAC 的拉伸模量；（J）亚甲蓝染色 PG 自修复过程的宏观示意图；（K）37℃、1 Hz 条件下 PG@PAC 在应变振幅扫描中的流变特性；（L）PG@PAC 在低应变（1%）与高应变（300%）下的流变特性。

（4）PG@PAC 粉末的原位快速自凝胶化与强组织粘附性

将POD、Gel-CDH与PAC冻干研磨后得复合粉末，遇液30 s内吸液原位交联为PG@PAC水凝胶（图4A）。该粉末与CS粉末因亲水基团丰富，5 s内可完全吸收滴加水或全血，吸液倍率分别为22.4±1.8 g g⁻¹和18.7±1.3 g g⁻¹，显著高于市售SQ粉末（9.2±0.9 g g⁻¹）（图4B、D）。倒置试管实验中，PG@PAC粉末接触水或血液后10 s内形成整体凝胶并牢固粘附管壁，阻断液体流动；SQ与CS粉末仅形成分散颗粒，无法封堵（图4C）。湿润猪皮表面施加PG@PAC粉末，30 s内吸液成胶，凝胶与组织通过物理缠结及醛-羧基共价键合实现界面粘接，可承受拉伸、弯曲等动态变形而不剥离（图4E–G）。搭接剪切测试显示，PG与PG@PAC对新鲜猪皮粘接强度分别为6.12±1.21 kPa和5.85±0.75 kPa（图4H–K）。体外抗凝血全血试验中，PG@PAC粉末30±5 s诱导血凝块形成，时间短于SQ组（108±12 s）和CS组（96±10 s）（图4L–N）。小鼠肝脏出血模型中，PG@PAC粉末止血时间12±3 s，失血量93±18 mg，低于对照组（600±95 mg）、SQ组（580±76 mg）和CS组（560±82 mg）（图4P、Q）。

图4 PG@PAC 粉末快速转化为强黏附性凝胶及其止血性能。（A）PG@PAC 粉末的制备及其快速凝胶化转变示意图；（B）PG@PAC 粉末与商用粉末对照的液体吸收照片；（C）通过倒置管法展示 PG@PAC 粉末在水和血液中的自凝胶效应；（D）PG@PAC 粉末与商用粉末对照的液体吸收能力；（E）水凝胶与皮肤表面相互作用示意图；（F）PG@PAC 粉末吸收湿润猪皮表面界面水并自凝胶；（G）PG@PAC 粉末吸收界面水形成的凝胶与猪皮形成紧密结合；（H）猪皮搭接剪切试验示意图；（I）猪皮搭接剪切试验照片；（J）PG 与 PG@PAC 黏接猪皮的典型力 - 位移曲线；（K）由力 - 位移曲线计算得到的 PG 与 PG@PAC 黏附强度定量分析；（L）体外凝血时间示意图；（M）向小鼠全血中添加 PG@PAC 粉末后的凝血照片；（N）PG@PAC 粉末处理小鼠血液的凝血时间，同时使用商用粉末（SQ 粉末、CS 粉末）作为对照；（O）小鼠肝脏喷涂 PG@PAC 粉末后的体内止血照片；（P、Q）不同止血材料处理出血肝脏模型的失血量与止血时间定量分析。

（5）PG、PAC 及 PG@PAC 的抗菌性能

PG@PAC 水凝胶对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌具有高效持久的抗菌活性。通过五种方法系统评估抗菌效果（图 5A）：扫描电镜图像显示，对照组细菌形态完整、膜结构光滑，PG 组细菌仅轻微变形，而 PAC 组和 PG@PAC 组细菌出现膜破裂、皱缩及严重变形，提示其抗菌作用可能通过破坏细菌细胞膜完整性实现（图 5B）；活 / 死细菌染色结果证实 PAC 组和 PG@PAC 组存在大量死菌（红色染色）（图 5C）；吸光度法抗菌率定量显示，PG@PAC 对两种细菌均表现出极强抗菌效果，主要归因于氯己定（CHX）的释放（图 5D,E）；平板克隆实验证实 PG@PAC 显著抑制细菌克隆形成（图 5F–H）；抗菌周期实验显示 PAC 组和 PG@PAC 组具有明显无菌周期（图 5I–K）。

图5 PG、PAC 及 PG@PAC 的抗菌性能。（A）体外抗菌试验示意图；（B）水凝胶与大肠杆菌（E.coli）、金黄色葡萄球菌（S.aureus）共孵育 12 h 后的 SEM 图像；（C）水凝胶与 E.coli、S.aureus 共孵育 12 h 后的细菌活死染色图像；（D、E）通过 600 nm 处吸光度（OD 值）测定的不同水凝胶对 E.coli、S.aureus 的抗菌率；（F）水凝胶与 E.coli、S.aureus 共孵育 12 h 后琼脂平板上的活菌克隆代表性图像；（G、H）通过琼脂平板克隆计数测定的不同水凝胶对 E.coli、S.aureus 的抗菌率；（I）水凝胶与 E.coli、S.aureus 共孵育 12 h 后琼脂平板上的抗菌环代表性图像；（J、K）抗菌环直径。

（6）PG 与 PG@PAC 的体外抗氧化性能

PG 与 PG@PAC 水凝胶具备显著抗氧化活性，且 PG@PAC 抗氧化性能更优。DPPH 自由基清除实验显示，5 μg/mL 浓度下，PG、PAC 及 PG@PAC 对自由基清除率均超 70%，其中 PG@PAC 抗氧化能力最强，证实 PAC 负载可显著增强水凝胶抗氧化性能；PA 是抗氧化活性的主要贡献者，CHX 作用可忽略（图 6A,B）。水凝胶中 PA 的酚羟基可中和自由基、中断氧化链反应，苯硼酸基团具有 ROS 响应性和清除能力，与 PA 产生协同抗氧化作用，其通过硼酸酯键在 ROS 存在下裂解消耗 ROS，苯硼酸基团可通过反应原位形成酚羟基并供氢中和自由基。H₂O₂诱导的氧化损伤细胞模型评估显示，H₂O₂处理组细胞内 ROS 水平显著升高，而与 PG 或 PG@PAC 共培养可使其恢复至接近对照组水平（图 6C–E）；活 / 死染色及细胞活力检测表明，H₂O₂显著增加 HaCaT 和 HUVEC 细胞死亡率，5 μg/mL PG 或 PG@PAC 浸出液可显著逆转该现象（图 6F–H）。划痕实验显示，PG 和 PG@PAC 均可有效促进氧化应激下 HaCaT 细胞迁移能力，且 PG@PAC 组优于 PG 组（图 6I,J）；体外成管实验证实，二者显著缓解 H₂O₂对 HUVEC 成管能力的抑制，PG@PAC 性能仍更优（图 6K–M），表明 PG@PAC 可有效保护细胞免受氧化损伤，且效果优于 PG。

图6 PG 与 PG@PAC 的体外抗氧化性能。（A）PG 与 PG@PAC 作用 6 h 的 DPPH 清除图像；（B）清除性能的定量结果；（C）HUVECs 经 H₂O₂及 PG 或 PG@PAC 浸提液处理 6 h 后，通过荧光显微镜检测的 ROS 清除效果；（D）流式细胞术（FCM）检测的 ROS 水平；（E）根据 FCM 结果进行的 ROS 水平定量分析；（F）HaCaT 细胞与 HUVECs 经 H₂O₂及 PG 或 PG@PAC 浸提液共培养 48 h 后的活死染色图像；（G、H）通过 CCK8 实验测定的 HaCaT 细胞与 HUVECs 培养 3 天和 5 天的增殖情况；（I）HaCaT 细胞经 H₂O₂及 PG 或 PG@PAC 浸提液处理不同时间后的划痕实验图像；（J）细胞迁移率的定量分析；（K）HUVECs 经H₂O₂及 PG 或 PG@PAC 浸提液处理 6 h 后的管形成实验图像；（L、M）各组血管连接点数量与管长的定量分析。

（7）PG 与 PG@PAC 的体外抗炎调节性能

PG@PAC水凝胶可通过调控巨噬细胞极化平衡炎症微环境，为伤口愈合创造有利条件。脂多糖（LPS）诱导巨噬细胞M1型极化模型中，流式细胞术检测显示，与LPS组相比，PG和PG@PAC处理组M1标志物CD86表达降低、M2标志物CD206表达升高，提示巨噬细胞向M2型极化（图7A–C）。q-PCR结果显示，PG@PAC组炎症因子（IL-6、iNOS、TNF-α）mRNA表达显著下调，抗炎因子（Arg-1、IL-10）表达上调（图7D–H），免疫荧光染色进一步验证该趋势（图7I–M）。其免疫调节功能可能源于PA的抗炎活性及材料对微环境ROS的清除作用，从而打破炎症-氧化应激恶性循环。

图7 PG 与 PG@PAC 的体外抗炎调节性能。（A）流式细胞术检测经脂多糖（LPS）、LPS+PG 浸提液、LPS+PG@PAC 浸提液处理的 RAW 264.7 细胞中 CD86 与 CD206 表达的结果；（B、C）由图 a 得到的 M1 型（CD86+CD206-）与 M2 型（CD206+CD86-）巨噬细胞比例的统计直方图；（D-H）经 LPS、LPS+PG 浸提液、LPS+PG@PAC 浸提液处理的 RAW 264.7 细胞中Arg-1、IL-10、IL-6、iNOS、TNF-α的相对 mRNA 表达水平；（I）经 LPS、LPS+PG 浸提液、LPS+PG@PAC 浸提液处理的 RAW 264.7 细胞中 CD86（绿色）、CD206（红色）、iNOS（绿色）、Arg-1（红色）及细胞核（蓝色）的代表性荧光图像；（J-M）CD86、CD206、iNOS、Arg-1 荧光灰度值的定量统计。

（8）PG 与 PG@PAC 对皮肤再生的治疗效果

小鼠金黄色葡萄球菌感染严重烧伤模型中，烧伤后 24 小时清创并接种菌液，分别喷涂 PG 粉末、PG@PAC 粉末（图 8A）或涂抹对应水凝胶，PBS 处理作为对照（图 8A）。结果显示，PG 和 PG@PAC 处理组伤口愈合速度显著快于金黄色葡萄球菌组和 PBS 组，且 PG@PAC 组愈合最快（图 8B、C、E）；第 14 天 PG@PAC 组愈合率最高，表明 PG@PAC 水凝胶与粉末均能有效促进感染性烧伤伤口愈合。组织学分析显示，第 14 天金黄色葡萄球菌组真皮组织稀疏不规则，对照组和 PG 组真皮组织密度高于该组但仍不规则，而 PG@PAC 组真皮组织更致密、结构更规整，且可见毛囊等皮肤附属器形成（图 8G）。Masson 三色染色显示，金黄色葡萄球菌组和 PG 组总胶原含量较低，PG@PAC 组胶原沉积量最高且纤维排列更均匀（图 8H–I）。

图8 PG 与 PG@PAC 粉末对金黄色葡萄球菌（S. aureus）感染深度烧伤创面的体内促愈合效果。（A）S. aureus 感染 BALB/c 小鼠的实验时间线与处理方案；（B）处理后不同时间点（第 0、3、7、10、14 天）的代表性创面照片；（C）14 天内皮肤再生示意图；（D）体内处理 3 天后 LB 琼脂平板上的活菌照片；（E）不同时间点创面相对面积百分比的定量分析；（F）通过涂布平板计数法测定的不同处理对 S. aureus 的抗菌率；（G）第 14 天不同处理组创面组织的 HE 染色切片、（H）Masson 三色染色切片；（I）第 14 天各组胶原沉积量的定量分析。

（9）PG 与 PG@PAC 粉末的体内抗炎及促血管生成性能

天狼星红染色进一步证实，PG@PAC 组 Ⅰ 型和 Ⅲ 型胶原均显著增加（图 9H–J）。 第 14 天伤口组织中，金黄色葡萄球菌 - PG@PAC 组 CD31 表达显著高于其他三组（图 9F–G）。第 3 天伤口组织免疫荧光染色显示，与金黄色葡萄球菌组相比，金黄色葡萄球菌 - PG@PAC 组 M1 标志物（CD86、iNOS）表达降低，M2 标志物（CD206、Arg-1）表达升高，提示巨噬细胞从 M1 型向 M2 型极化，同时抗炎介质上调，证实其可有效调控炎症微环境（图 9A–E）。

图9 PG 与 PG@PAC 粉末的体内抗炎及促血管生成性能。（A）第 3 天不同处理组创面组织中 CD86、CD206、精氨酸酶 1（Arg1）及诱导型一氧化氮合酶（iNOS）的免疫荧光染色图像；（B、C）CD86 与 CD206 阳性率的定量统计；（D、E）Arg1 与 iNOS 荧光灰度值的定量统计；（F）第 14 天不同处理组创面组织中 CD31 的免疫荧光染色图像；（G）CD31 阳性面积的定量统计；（H）第 14 天不同处理组创面组织中胶原的天狼星红染色图像；（I、J）Ⅰ 型胶原与 Ⅲ 型胶原面积百分比的统计分析。