在复杂伤口管理中，将生物活性功能与伤口状态指示相结合仍是水凝胶敷料设计的主要挑战。大多数pH响应水凝胶仍依赖独立的生物活性与传感组分，导致组成与制备复杂度升高，因此亟需基于单一具有本征pH响应性的生物活性分子构建一体化平台。本研究通过将植物源小分子大黄酸（Rhe）引入丝素蛋白/透明质酸（SF/HA）基质，开发了一种多功能SF/HA/Rhe水凝胶敷料。大黄酸作为唯一的功能组分，同时赋予水凝胶抗菌、抗氧化及pH响应显色特性。优化后的SF/HA/Rhe水凝胶对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌及耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）的抗菌率均高于94%，表现出优异的抗菌性能。该水凝胶还具备显著的抗氧化活性，ABTS自由基清除率达87.22%，并能有效降低细胞内活性氧（ROS）积累。此外，在伤口相关的pH范围（5.5–7.5）内，水凝胶呈现明显的pH依赖性颜色变化，可实现局部pH变化的视觉指示。SF/HA/Rhe水凝胶同时具备良好的力学性能与生物相容性，细胞活力高于90%，溶血率低于5%。综上，该研究为构建集抗菌、抗氧化及可视化pH监测于一体的多功能水凝胶敷料提供了可行策略。
研究背景方面，天然高分子水凝胶因其高保湿性、良好生物相容性及可降解性，近年来在伤口修复领域备受关注。其三维网络可吸收过多渗出液并维持湿润微环境，有利于组织修复。细胞外基质（ECM）由纤维蛋白与多糖构成，为细胞提供结构支持与适宜的生物学微环境，因此基于这些生物大分子的水凝胶可模拟天然ECM的组成与环境特征。透明质酸（HA）作为ECM中丰富的糖胺聚糖，具有良好的亲水性、生物相容性，并可维持湿润环境，但其力学强度不足、降解过快，且高度亲水的聚阴离子特性不利于细胞黏附。丝素蛋白（SF）作为蚕丝来源的天然纤维蛋白，具备优良的生物相容性、力学性能和细胞黏附性，且力学性质与降解行为可调。将SF与HA结合可构建更符合ECM组成与功能的复合水凝胶，提升力学支撑与结构稳定性。理想的伤口敷料还需具备抗菌与抗氧化功能，以抑制感染并缓解氧化应激。然而，SF/HA复合水凝胶在应对细菌感染与氧化应激方面仍显不足。植物源小分子如姜黄素、槲皮素、黄连素等在抗菌水凝胶开发中受到关注，其机制不同于传统抗生素，有望减少抗生素依赖并延缓耐药菌产生，同时兼具抗氧化与抗炎作用。大黄酸（Rhe）作为一种蒽醌类化合物，来源于中草药，兼具抗菌与抗氧化活性，且独特的分子结构赋予其本征pH响应显色行为，使其在伤口状态指示方面极具潜力。伤口pH是反映感染状态与愈合进程的重要微环境指标，感染伤口趋于中性至碱性，而愈合过程则趋向酸性。现有的多功能水凝胶常需额外引入传感元件及独立抗菌、抗氧化组分，导致组成复杂且制备繁琐。因此，将Rhe作为单一功能分子引入SF/HA水凝胶，可在保留其生物活性与pH响应性的同时简化材料设计。据研究人员所知，此前尚未报道过以Rhe为单一功能分子实现抗菌、抗氧化及pH响应显色一体化的水凝胶体系。
关键技术方法方面，研究采用EDC/NHS介导的交联策略制备SF/HA/Rhe水凝胶，通过傅里叶变换红外光谱（FT-IR）表征化学结构与分子间相互作用，扫描电子显微镜（SEM）观察微观形貌，压缩与流变测试评估力学性能，膨胀与孔隙率测定分析吸水性能，DFT计算探讨Rhe的质子化状态与光学响应机制。抗菌性能通过琼脂平板法评估对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌及MRSA的抑制效果，生物相容性通过溶血实验与人脐静脉内皮细胞（HUVECs）活力检测进行评价，抗氧化能力采用ABTS自由基清除实验及细胞内ROS水平测定，pH响应显色性能通过不同pH缓冲液处理并借助Image J软件进行RGB定量分析。
研究结果部分，首先在水凝胶制备与表征中，研究人员成功通过EDC/NHS交联制备了SF/HA/Rhe水凝胶，Rhe的引入赋予材料红色外观并形成多孔三维结构。FT-IR结果显示，Rhe的加入改变了SF与HA的酰胺键振动峰位，表明三者间存在氢键等非共价相互作用，有助于稳定网络结构。力学测试表明，随着Rhe含量增加，水凝胶压缩强度由2.78 kPa提升至8.56 kPa，储能模量（G′）上升而临界应变下降，显示网络刚性增强。膨胀率与孔隙率随Rhe增加而下降，但含水率均保持在95%以上，利于维持湿润环境。Rhe释放曲线显示初期突释后进入持续释放阶段。
抗菌活性方面，SF/HA/Rhe水凝胶对三种伤口常见病原菌均表现出浓度依赖的抑制作用，其中SF/HA/Rhe15组对MRSA的存活率降至0.27%，显示出极强的抗菌效果。
生物相容性方面，所有水凝胶组的溶血率均低于5%，细胞活力保持在90%以上，活/死染色结果进一步证实其优良的细胞相容性。
抗氧化能力方面，ABTS自由基清除率最高达87.22%，并在H2O2诱导的氧化应激模型中显著降低细胞内ROS水平，恢复细胞活力与迁移能力。
pH响应显色性能方面，水凝胶在不同pH条件下呈现从黄色到深红色的颜色变化，G通道强度与pH值在5.5–7.5范围内呈显著线性相关性，可用于半定量监测伤口微环境的pH变化。
在讨论与结论部分，研究人员指出，该研究成功构建了以Rhe为单一功能分子的SF/HA/Rhe水凝胶，兼具抗菌、抗氧化及pH响应显色功能，提升了力学性能与生物相容性，并在氧化应激条件下促进细胞迁移。其pH响应显色特性为伤口状态的视觉监测提供了简便手段。该成果发表于《RSC Advances》，为智能伤口敷料的开发提供了新的策略，具有重要的临床应用潜力。
