在全球逾5亿糖尿病患者中，约四分之一将遭遇糖尿病溃疡等慢性难愈合创面，其病灶微环境长期受过量活性氧（ROS）积聚、持续缺氧与细菌感染（尤其生物膜形成）这“三重病理枷锁”叠加所限，导致感染反复与愈合停滞，显著增加截肢风险和医疗负担并严重损害生活质量；然而，现有治疗仍普遍陷入“顾此失彼”的困境：抗生素虽可短期抑菌，却易诱导耐药且难以突破生物膜屏障；光/声动力疗法依赖氧气与外源能量，创面缺氧使疗效受挫；单一抗炎敷料难以同时解决感染与缺氧；部分纳米酶敷料虽能清除ROS，但因缺乏按需响应与自限性，存在损伤正常组织的风险。尽管多功能整合策略不断涌现，仍未能有效攻克“缺氧条件下抗菌效率低、功能协同不足、对不规则创面适配性差”三大瓶颈，如何在缺氧、感染与氧化应激并存的复杂微环境中实现安全、可控且协同的一体化干预，依然是推动慢性创面高效、稳定修复与临床转化的关键命题。

  针对上述挑战，福建师范大学黄维院士、杨震教授与黄灵婷副教授团队开发了一种可注射的钼基多金属氧酸盐-透明质酸水凝胶（POMHH），构建了“静息抗菌+超声激活修复”的按需响应双模治疗策略。该体系无需依赖氧气即可原位产生活性单线态氧（¹O₂）高效杀灭生物膜内细菌；在超声触发下，进一步协同清除过量ROS、释放氧气并促进巨噬细胞向抗炎表型极化，从而在糖尿病小鼠模型中显著加速创面愈合。相关成果于2025年10月10日以《Hydrogel-powered Adversity Transformation: On-demand Ultrasonic Switching Strategy for Accelerating Diabetic Wound Healing》为题发表于《ACS Nano》，福建师范大学硕士生杨富鸿、吕静琪、高潇蓉为共同第一作者。

图1. 可注射POMHH水凝胶通过超声触发实现按需切换，协同促进糖尿病伤口愈合的机制示意图

  该新型智能水凝胶（POMHH）巧妙融合了生物相容性透明质酸（HA）基质与功能性多金属氧酸盐（POM）纳米内核。以人体内源性多糖HA为凝胶骨架，经化学修饰后可通过动态席夫碱交联，赋予水凝胶优异的可注射性、自愈合能力以及对不规则创面的强黏附性，从而形成一道有效阻隔病原体入侵的物理屏障。其治疗核心是通过静电作用均匀锚定于网络中的超小（~1–2 nm）钼基POM纳米簇。POMHH的创新在于其按需响应的智能双模机制：在静息态，利用Russell机制将创面内源性过氧化氢（H₂O₂）直接转化为具有强杀伤力的¹O₂，实现不依赖氧气的高效抗菌；在超声（US）触发下，POM中的钼离子发生价态跃迁，使其ROS清除能力被瞬间“激活”并放大以缓解氧化应激，同时催化原位产氧，促进逆转组织缺氧，主动重塑利于愈合的创面微环境。

图2. 超声介导的时空控制¹O₂生产和ROS消除

  同时，在细胞层面，POMHH的ROS清除和氧气供应能力协同作用，成功诱导促炎的M1型巨噬细胞向促修复的M2型极化，并显著下调了炎症因子水平，从源头上逆转了创面的炎性微环境。这些发现凸显了POMHH调节巨噬细胞极化和改善伤口微环境的潜力，使其成为糖尿病伤口愈合的有前途的候选者。

图3. 超声触发POMHH调控巨噬细胞极化并增强抗炎效应

  随后，使用了STZ诱导的具有全层皮肤缺损模型（直径10 mm）的糖尿病小鼠来评估了超声激活的时空调节的伤口愈合能力。经过14天的治疗，“POMHH+超声”组的创面基本实现愈合，而其他对照组仍存在明显缺损。

图4. 超声触发的POMHH时空控制，用于体内促进糖尿病伤口修复

  组织学分析进一步证实，该组的新生皮肤形成了完整的表皮-真皮结构，毛囊与血管再生显著，胶原蛋白沉积致密有序，接近正常皮肤。同时，其促炎因子水平下降了60%–80%，M2型巨噬细胞比例提升了17%，有力地证明了该策略在抗炎与微环境改善上的双重优势。

图5. POMHH通过重塑伤口微环境来促进糖尿病伤口愈合

  综上所述，POMHH水凝胶通过“氧非依赖抗菌+超声响应修复”的智能协同设计，成功开发了一种集抗菌、抗炎、抗氧化与促修复于一体的多功能水凝胶敷料，为糖尿病慢性创面的治疗提供了极具潜力的临床解决方案。更重要的是，本研究提出的“以内源性物质为反应物，以外部无创能量场为开关”的设计新范式，不仅为生物材料的智能化设计提供了新思路，也为其他慢性炎症性疾病（如类风湿关节炎、炎症性肠病）的精准治疗带来了新的启示。

  该工作得到了柔性电子国家基础科学中心项目、柔性电子全国重点实验室开放基金、福建省自然科学基金及福建师范大学青年创新团队项目的支持。

  原文链接：https://doi.org/10.1021/acsnano.5c14917