感染性伤口易出现愈合迟缓、化脓等问题，还可能诱发危及生命的并发症，因此伤口的诊疗护理至关重要。理想的创面敷料需兼具防护性能佳、佩戴舒适、抗菌效果优异等特点，但可整合全部优势的一体化敷料仍十分稀缺。

近期，浙江理工大学王训该教授团队基于分级纳米纤维结构，研制了一款用于感染创面修复的仿生降温皮肤敷料：将溶剂焊接技术与单面负载可见光响应型金属有机框架（MOF）材料相结合，该MOF可光诱导产生活性氧（禁带宽度 2.56 eV）。

该仿生敷料能够加速感染创面愈合，相关修复机理已通过基因分析得以验证。其理化性能高度仿生天然皮肤：最大拉伸强度21.6 MPa，断裂伸长率54%，透气速率＞1.8 mL・s⁻¹，水蒸气透过率＞12.5 kg・m⁻²・d⁻¹。依托优异的中红外辐射发射特性，敷料可在日光环境下使创面局部降温4 ℃，缓解创面积热。这款新型仿生敷料既可提升创面使用舒适度与愈合效率，也完善了创面修复机制相关理论，在创面护理及生物医用新材料研发领域具备广阔应用前景。相关研究内容以“Bionic Cooling Skin for Infected Wound Healing”为题目，发表在期刊《Nano-Micro Letters》上。

图 1 仿生降温敷料结构设计示意图：具有Janus结构、优良透气性与抗菌性能，依靠被动降温作用加速感染创面愈合。

PVDF@FeX-ZIF8 静电纺膜结构与性能

本研究采用溶剂焊接原位处理静电纺膜，显著提升力学性能，贴合人体皮肤特性，同时保障透气与防水效果。敷料为Janus不对称结构，单侧负载铁改性ZIF8纳米颗粒，依托高红外发射实现日光被动控温；纳米纤维仿细胞外基质结构利于创面修复，退火提升PVDFβ 晶型含量、促进细胞分化。铁掺杂ZIF8赋予敷料可见光催化抗菌能力，加速感染创面愈合并调控愈合相关基因。

通过红外、XRD 验证PVDF与铁掺杂ZIF8晶体结构：铁掺杂会降低ZIF8 结晶度。SEM 结果显示 Fe20-ZIF8 改性后纤维平均直径约0.55 μm，ZIF 颗粒牢固附着纤维表面。铁掺杂可调控ZIF8禁带宽度，原生ZIF8带隙5.15 eV，铁掺杂后降至2.56 eV，实现可见光捕获；态密度计算证实Fe3d 轨道引入中间能级，拓宽可见光吸收范围。光电测试表明Fe20-ZIF8光电流最优，EPR测试证明可见光下材料可高效生成超氧阴离子ROS，产生活性氧能力为纯ZIF8的两倍，依靠ROS实现灭菌。

图 2 PVDF@FeX-ZIF8 仿生敷料的结构与性能表征。

图 3 PVDF@FeX-ZIF8 仿生敷料的力学与透气性能。

Janus 仿生敷料力学与使用舒适性能

原始 PVDF 膜强度仅12 MPa，溶剂焊接改性后敷料拉伸强度可达21.6 MPa、断裂伸长率54%，力学匹配天然皮肤；透气＞1.8 mL・s⁻¹，水蒸气透过率＞12.5 kg・m⁻²・d⁻¹。纤维力学仿真显示：未粘接纤维受力易滑移断裂，溶剂焊接后纤维结点牢固，应力分布均匀。

敷料Janus内外层润湿性不同：外层疏水（水接触角 137°）防水防尘，内层亲水（72°）吸收创面渗液。外层高红外发射（7~14 μm 平均发射率 80.7%），依靠辐射制冷，日光环境创面降温约4 ℃；动物户外实测相比裸露伤口平均降温1.7 ℃，大幅提升湿热环境佩戴舒适度。

图 4 Janus结构仿生敷料的光热特性与被动降温性能。

图 5 双面结构敷料对金黄色葡萄球菌感染创面的愈合效果探究。

体内创面修复与基因表达分析

构建金黄色葡萄球菌小鼠感染创面模型，分组为空白阴性组、抗生素阳性组、纯 PVDF 组、普通 Janus-PVDF@ZIF8 组、Janus-PVDF@Fe20-ZIF8 组。光照培养 11 d 后，Fe20-ZIF8 敷料组与抗生素组创面基本痊愈，愈合速率是其余组别两倍；该敷料体内抗菌率 97.1%，远高于未掺铁ZIF敷料（43.2%）。细胞实验证实敷料无细胞毒性，生物相容性良好。

转录组测序结果：Fe20-ZIF8 敷料可下调炎症相关基因、上调促血管生成、细胞迁移、抗菌肽、抗氧化相关基因；通过PI3K-Akt、NF-κB、HIF1等多条信号通路，实现抗炎、抗氧化、促血管新生、促进胶原再生。

脏器 H&E 染色证明材料无体内脏器毒性；创面病理染色表明，Fe20-ZIF8 组成皮完整、皮肤附属器再生，表皮厚度适宜，胶原排布致密均匀；免疫组化结果显示：促血管新生标志物CD31、CD34 高表达，促炎因子TNF-α、促纤维化TGF-β1表达显著降低，有效抑制炎症与瘢痕增生。qPCR 验证VEGF、bFGF、I/III型胶原基因上调，从分子层面佐证促愈合作用。

图 6 双面结构仿生敷料作用下创面修复过程的基因表达分析。

图 7 采用双面结构 PVDF@FeX-ZIF8 仿生敷料处理后创面组织的组织学分析。

结论

本文设计并制备了具有Janus结构的仿生创面敷料，证实该敷料可高效促进细菌感染创面快速愈合。通过溶剂焊接技术、单面改性负载ZIF以及可见光诱导活性氧生成机制构建仿生皮肤敷料，系统探究敷料在抗菌、佩戴舒适性、创面防护及创面修复相关基因调控等创面护理关键性能。

借助溶剂焊接工艺制得的PVDF@Fe20-ZIF8敷料力学性能优异，拉伸强度21.6 MPa、断裂伸长率54%，力学特性与人体皮肤相近。力学模拟结果表明，经过焊接的纳米纤维在拉伸过程中内部应力分布均匀。同时通过调控纳米纤维焊接程度与孔隙结构，敷料具备优异的透气与透水汽性能。

Janus 结构实现敷料在日光下被动辐射降温，内层可高效疏导创面渗出液，材料中红外发射率高，日光条件下创面局部降温可达4 ℃。经铁元素掺杂改性后，优化后的PVDF@Fe20-ZIF8 敷料可在可见光激发下产生活性氧，活性氧产量是纯PVDF@ZIF8的2倍，体内抗菌效率高达97.1%。创面愈合期间，该仿生敷料能够调控创面修复、机体抗菌应答、氧化应激及皮肤组织发育相关基因的表达。

综上，该仿生敷料不仅优化了敷料穿戴舒适性，还阐明了创面修复内在作用机理，在创面治疗与新型生物医用材料研发领域具备重要应用前景。

原文链接：https://doi.org/10.1007/s40820-026-02240-6