耐药性细菌感染引发的大量疾病已成为当前全球公共卫生安全的重大威胁，开发一种兼具广谱抗菌活性和规避耐药性风险的新型非抗生素抗菌新材料至关重要。尽管近年来抗菌材料研究取得进展，但仍普遍面临抗菌性能与生物相容性不足的双重困境。因此，开发一种兼具高效广谱抗菌活性和优良生物相容性的新型功能材料具有重要的科学意义和应用价值。

  近期，福州大学林子俺研究员课题组受天然海洋贻贝神秘抗菌特性的启发，成功合成了一种具有广谱抗菌效果的邻位二羟基共价有机框架水凝胶（Gel@COF），并应用于耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）感染的糖尿病小鼠创口模型中评估伤口的愈合程度。该工作不仅拓宽了COFs材料在抗菌领域的应用前景，更为未来针对慢性感染伤口开发先进的抗感染材料提供了新的策略（图1）。该工作以“A Self-Oxidizing o-Dihydroxybenzene-Based Covalent Organic Framework Hydrogel with Broad-Spectrum Antibacterial Properties for Promoting Diabetic Wound Healing”为题发表在国际顶级学术期刊Advanced Functional Materials（DOI:10.1002/adfm.202505669）上。论文第一作者为福州大学硕士研究生薛元迪，陈宪副教授为共同第一作者，通讯作者为林子俺研究员，通讯单位为福州大学化学学院。

图1. 具有广谱抗菌性能共价有机框架水凝胶用于细菌感染的糖尿病小鼠伤口治疗

  作者选用2,4,6-三(4-氨基苯基)-1,3,5-三嗪（TAPT）和2,3-二羟基对苯二甲醛（2,3DHA）为单体，通过溶剂热法合成了具有邻位二羟基结构的共价有机框架（TAPT-2,3DHA-COF）。利用其级联自氧化反应持续产生H₂O₂，在最小抑菌浓度（MICs）下，通过破坏细菌膜结构诱导核酸及蛋白泄漏，同时干扰细菌能量代谢与氧化应激水平，对革兰氏阳性菌（金黄色葡萄球菌、蜡样芽孢杆菌、耐甲氧西林金黄色葡萄球菌）以及革兰氏阴性菌（大肠杆菌、铜绿假单胞菌、溶藻弧菌）展现出优异的广谱抗菌特性（图2）。

图2. TAPT-2,3DHA-COF的体外抗菌实验

  接着，通过自由基共聚反应在室温下合成杂化丙烯酰胺共价有机框架水凝胶（Gel@COF），通过表征其微观形貌、流变性能、压缩性能、拉伸性能等，证明了所合成的复合水凝胶具有优异的理化性能，同时还通过模拟各种复杂动态测试环境，验证其良好的粘附性能（图3）。

图3. Gel@COF的制备与表征

  通过实验结果表明，该复合共价有机框架水凝胶具有优异的抗菌活性，同时对L929小鼠成纤维细胞以及小鼠血红细胞都具有良好的细胞活性以及溶血性（图4），进一步证明其具有优异的体外生物相容性，并具备运用于生物体的潜力。

图4. Gel@COF抗菌性能与体外安全性表征

  为了进一步验证该复合共价有机框架水凝胶的实际应用价值，作者考察了其在耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）感染的糖尿病小鼠创口模型中的恢复能力。值得注意的是，该水凝胶在12天后就实现了99.62%的愈合率，表现出优异的杀菌促愈性能（图5）。此外，根据组织病理学切片与血常规等还进一步验证了该材料不仅可以缓解炎症微环境并改善微血管的功效（图6），还具有良好的体内生物安全性。该研究展示了一种新型的共价有机框架水凝胶，具备优异的广谱抗菌与良好的理化性质，在慢性感染伤口中体现了广泛的应用潜力，并为未来开发广谱抗菌性能的新型材料提供了新思路。

图5. 共价有机框架水凝胶用于MRSA感染的糖尿病小鼠伤口模型

图6. 共价有机框架水凝胶治疗后小鼠伤口的愈合情况

  总而言之，本研究成功制备了一种基于邻位二羟基的新型共价有机框架水凝胶，其兼具广谱抗菌与自氧化特性，并在MRSA感染糖尿病小鼠模型中展现出显著的促组织再生与修复效能。此项研究不仅创新性地开发了一种具有广谱抗菌效果的新型共价有机框架复合材料，还为未来开发针对糖尿病创面细菌感染治疗先进材料提供了重要思路。该研究工作得到了国家自然科学基金（22274021）和福建省自然科学基金（2022J01535）的资助。

  论文信息:

  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

导师介绍：

林子俺 研究员/博导，福州大学化学学院副院长，福州大学食品安全与生物分析教育部重点实验室副主任。课题组长期从事复杂样品前处理、色谱、生物质谱基础理论及新技术开发研究。迄今为止，以第一作者或通讯作者身份在包括 J. Am. Chem, Soc., Adv. Mater., Adv. Funct. Mater., Mass Spectrom. Rev., Chem. Sci., Anal. Chem., Trac-trend Anal Chem.，等国际权威刊物上已发表SCI论文160余篇，SCI他引6000余次，H指数44，授权国家发明专利14项。