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  近年來，智能傷口管理系統受到廣泛關注。然而，目前大多數策略仍依賴預設刺激或單一閾值觸發藥物釋放，難以對感染狀態的動態變化作出實時反饋，同時傳感與治療模塊往往獨立設計，限制了功能的高效耦合與協調調控。針對這一挑戰，南京林業大學國際林化與材料創新中心木質纖維素功能材料院士團隊的鄧超博士、喻照川博士提出了一種閉環響應型智能繃帶系統，實現了傷口感染的動態感知、干預與自反饋調控（Scheme 1）。

  2025年10月28日，該研究以“Closed-Loop Responsive Smart Bandages for Dynamic Monitoring and Self-Regulated Antibacterial Therapy”為題發表在《Advanced Functional Materials》（2025, DOI: 10.1002/adfm.202520327），喻照川博士為第一作者，鄧超博士與肖惠寧教授為共同通訊作者。

Scheme 1功能化 CNWs@M-CDs@PVA 制備及其應用的示意圖

  為實現感染狀態的動態響應與自調控治療，本文作者設計了一種閉環響應型智能繃帶體系。該體系以纖維素無紡布（CNWs）為柔性支撐基底，構建了含高量子產率碳點（CDs）和以Fe3?–羧基卡芐青霉素（CARB）為配位中心的金屬有機骨架復合結構（M-CDs），并通過PVA封裝形成CNWs@M-CDs@PVA智能繃帶（Scheme 1和圖1）。當細菌感染引起局部pH下降時，MOF結構發生解離，Fe³⁺從CDs表面脫附，與細菌表面配位并觸發CDs熒光恢復，實現感染狀態的可視化檢測；同時，CARB從載體中釋放，發揮高效抗菌作用。隨著感染緩解、pH回升，藥物釋放速率自動降低，形成基于pH負反饋的閉環調控機制（圖2）。實驗結果表明，該繃帶能靈敏區分革蘭氏陰性大腸桿菌（E. coli）與革蘭氏陽性金黃色葡萄球菌（S. aureus），檢測限分別達10^{2. 3}和10^1.2 CFU mL^-1，抗菌效率超過99.99%（圖3）；進一步的閉環響應實驗證實該體系可在不同感染程度下實現“感知—干預—反饋”自適應調控（圖4），并在小鼠感染傷口模型中成功驗證了其實時監測與加速愈合的綜合效能。

圖1 材料的制備與表征

圖2 智能繃帶CNWs@M-CDs@PVA對細菌的監測功能

圖3 智能繃帶CNWs@M-CDs@PVA的抗菌性能

圖4 智能繃帶CNWs@M-CDs@PVA的“傳感-干預-反饋”功能評估

  該工作是團隊近期關于纖維素基智能可穿戴材料研究的重要進展之一。可穿戴材料在使用過程中不可避免地與人體直接或間接接觸，這使得生物安全問題成為實際應用中的關鍵挑戰。此外，如何在保持紡織品固有柔軟性、透氣性和孔隙率的同時，實現其抗菌、防護及智能響應等多功能集成，也是一項持續的科學難題。為此，研究團隊在過去數年中圍繞纖維素基可穿戴功能材料開展了系統性研究。

  該團隊通過胍基聚合物與氨基糖苷類抗生素成功開發出兼具抗菌與抗病毒活性的可穿戴紡織品（J. Adv. Res. 2022, 39, 147; J. Hazard. Mater. 2022, 424, 127391），并系統揭示了抗菌活性與抗菌劑結構、含量之間的關系。在此基礎上，團隊進一步利用具有優異導電性與機械性能的二維材料MXene，構建出具備熱管理、電磁干擾屏蔽及抗菌性能的柔性紡織材料（J Mater. Chem. A 2022, 10, 17452; Int. J. Biol. Macromol. 2024, 266, 131080）。此外，團隊還提出了MXene全值化利用策略，通過Zn²⁺插層與油墨化處理實現MXene的可印刷加工，制備出高靈敏度智能壓力傳感器及多功能防護材料（Adv. Funct. Mater. 2024, 2402707），為可穿戴設備提供了新的材料平臺。進一步地，團隊發展了可實現細菌檢測與殺滅雙功能的纖維素基智能紡織體系（Chem. Eng. J. 2023, 473, 145492; J. Bioresour. Bioprod. 2025, 10(3), 373），并在多功能MXene/纖維素復合體系方面取得系列成果（J. Colloid Interface Sci. 2024, 679, 510; Adv. Colloid Interface Sci. 2025, 346, 103658），為新一代智能可穿戴材料的設計與應用提供了新的理論基礎與技術支撐。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202520327