近年来，智能伤口管理系统受到广泛关注。然而，目前大多数策略仍依赖预设刺激或单一阈值触发药物释放，难以对感染状态的动态变化作出实时反馈，同时传感与治疗模块往往独立设计，限制了功能的高效耦合与协调调控。针对这一挑战，南京林业大学国际林化与材料创新中心木质纤维素功能材料院士团队的邓超博士、喻照川博士提出了一种闭环响应型智能绷带系统，实现了伤口感染的动态感知、干预与自反馈调控（Scheme 1）。

  2025年10月28日，该研究以“Closed-Loop Responsive Smart Bandages for Dynamic Monitoring and Self-Regulated Antibacterial Therapy”为题发表在《Advanced Functional Materials》（2025, DOI: 10.1002/adfm.202520327），喻照川博士为第一作者，邓超博士与肖惠宁教授为共同通讯作者。

Scheme 1功能化 CNWs@M-CDs@PVA 制备及其应用的示意图

  为实现感染状态的动态响应与自调控治疗，本文作者设计了一种闭环响应型智能绷带体系。该体系以纤维素无纺布（CNWs）为柔性支撑基底，构建了含高量子产率碳点（CDs）和以Fe3?–羧基卡苄青霉素（CARB）为配位中心的金属有机骨架复合结构（M-CDs），并通过PVA封装形成CNWs@M-CDs@PVA智能绷带（Scheme 1和图1）。当细菌感染引起局部pH下降时，MOF结构发生解离，Fe³⁺从CDs表面脱附，与细菌表面配位并触发CDs荧光恢复，实现感染状态的可视化检测；同时，CARB从载体中释放，发挥高效抗菌作用。随着感染缓解、pH回升，药物释放速率自动降低，形成基于pH负反馈的闭环调控机制（图2）。实验结果表明，该绷带能灵敏区分革兰氏阴性大肠杆菌（E. coli）与革兰氏阳性金黄色葡萄球菌（S. aureus），检测限分别达10^{2. 3}和10^1.2 CFU mL^-1，抗菌效率超过99.99%（图3）；进一步的闭环响应实验证实该体系可在不同感染程度下实现“感知—干预—反馈”自适应调控（图4），并在小鼠感染伤口模型中成功验证了其实时监测与加速愈合的综合效能。

图1 材料的制备与表征

图2 智能绷带CNWs@M-CDs@PVA对细菌的监测功能

图3 智能绷带CNWs@M-CDs@PVA的抗菌性能

图4 智能绷带CNWs@M-CDs@PVA的“传感-干预-反馈”功能评估

  该工作是团队近期关于纤维素基智能可穿戴材料研究的重要进展之一。可穿戴材料在使用过程中不可避免地与人体直接或间接接触，这使得生物安全问题成为实际应用中的关键挑战。此外，如何在保持纺织品固有柔软性、透气性和孔隙率的同时，实现其抗菌、防护及智能响应等多功能集成，也是一项持续的科学难题。为此，研究团队在过去数年中围绕纤维素基可穿戴功能材料开展了系统性研究。

  该团队通过胍基聚合物与氨基糖苷类抗生素成功开发出兼具抗菌与抗病毒活性的可穿戴纺织品（J. Adv. Res. 2022, 39, 147; J. Hazard. Mater. 2022, 424, 127391），并系统揭示了抗菌活性与抗菌剂结构、含量之间的关系。在此基础上，团队进一步利用具有优异导电性与机械性能的二维材料MXene，构建出具备热管理、电磁干扰屏蔽及抗菌性能的柔性纺织材料（J Mater. Chem. A 2022, 10, 17452; Int. J. Biol. Macromol. 2024, 266, 131080）。此外，团队还提出了MXene全值化利用策略，通过Zn²⁺插层与油墨化处理实现MXene的可印刷加工，制备出高灵敏度智能压力传感器及多功能防护材料（Adv. Funct. Mater. 2024, 2402707），为可穿戴设备提供了新的材料平台。进一步地，团队发展了可实现细菌检测与杀灭双功能的纤维素基智能纺织体系（Chem. Eng. J. 2023, 473, 145492; J. Bioresour. Bioprod. 2025, 10(3), 373），并在多功能MXene/纤维素复合体系方面取得系列成果（J. Colloid Interface Sci. 2024, 679, 510; Adv. Colloid Interface Sci. 2025, 346, 103658），为新一代智能可穿戴材料的设计与应用提供了新的理论基础与技术支撑。

  原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202520327