基于镍金属有机框架与葡萄糖氧化酶的级联自激活纳米酶水凝胶系统用于糖尿病感染创面的协同治疗

本研究创新性地构建了基于镍金属有机框架(Ni-MOF)和葡萄糖氧化酶(GOx)的级联纳米酶水凝胶系统(Ni-MOF@GOx-QT)。该系统通过GOx催化伤口微环境中的葡萄糖生成H2O2和葡萄糖酸，触发Ni-MOF的过氧化物酶样(POD-like)活性产生杀菌羟基自由基(•OH)，同时利用季铵化壳聚糖(QC)和单宁酸(TA)形成的可注射水凝胶实现99%的抗菌率并显著促进糖尿病大鼠创面愈合，为耐药菌感染治疗提供了新型微环境响应型解决方案。

　　

Highlight

本研究成功合成具有级联酶催化活性的Ni-MOF@GOx纳米材料。这些材料在酸性条件下能高效将H₂O₂转化为•OH，对大肠杆菌(E. coli)和金黄色葡萄球菌(S. aureus)展现出显著杀菌效果。结合QT水凝胶作为载体，不仅提高了生物相容性，还能形成抗菌屏障，实现创面消毒与保护的双重功能。

材料合成与表征

扫描电镜(SEM)图像显示(图1A-B)，Ni-MOF呈现均匀的纺锤形微观结构，单个颗粒聚集成花椰菜状三维结构。负载GOx后，Ni-MOF@GOx仍保持纺锤形态，但粒径略有增加。透射电镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)证实了GOx的成功负载，傅里叶变换红外光谱(FTIR)显示特征峰位移，证明二者通过氢键结合。

结论

通过将Ni-MOF@GOx纳米材料与QT水凝胶结合，我们开发出具有微环境响应特性的智能抗菌系统。该系统能利用伤口部位过量葡萄糖触发级联反应，实现葡萄糖消耗、酸性微环境构建和活性氧爆发的三重抗菌机制，为糖尿病等慢性创面治疗提供了非抗生素依赖的新策略。