细菌感染是临床中最常见的疾病之一,严重影响人类生活质量,威胁人类健康。由外科手术引起的伤口感染,会导致伤口愈合缓慢,严重时可能导致败血症,甚至危及患者生命;而由医疗设备植入引起的感染,会导致植入失败,并且可能引起一系列并发症。抗菌水凝胶是一种重要的新型抗菌材料,在医疗器械涂层、伤口敷料等方向有着重要应用。目前报道的抗菌水凝胶大多难以兼顾高抗菌活性、抗菌剂的按需释放、良好的触变性和良好的生物相容性等,因此,在一定程度上限制了其临床应用。无机抗菌剂银纳米颗粒的抗菌活性受尺寸影响,即尺寸越小,抗菌效果越好,然而,小尺寸的银纳米颗粒不稳定,容易被氧化成银离子,或聚集形成大的颗粒,导致需要反复给药。因此,银纳米颗粒常常需要与阳离子高分子结合,以提高其稳定性和抗菌性能。然而目前报道的阳离子高分子与银纳米颗粒联用的水凝胶通常是通过物理扩散的方法释放抗菌成分,无法控制,因而影响其生物相容性以及长程抗菌效果,限制了这些水凝胶的应用。因此,设计按需可控释放的水凝胶是解决这一问题的理想方案。在本文中,我们利用细菌增殖代谢产生的酸性微环境,设计了一种新型的按需释放的阳离子高分子/纳米银复合抗菌水凝胶。该凝胶通过氧化右旋糖苷表面的醛基和包裹银纳米颗粒的G5 PAMAM树形高分子表面的氨基形成席夫碱键,交联形成水凝胶。其中,树形高分子不仅用作模板合成3-4 nm形貌均一且稳定的抗菌银纳米颗粒,而且其本身也具有一定的抗菌效果。由于席夫碱键是一种酸刺激响应的化学键,因而由此形成的水凝胶具有酸响应性,实验证明其在正常生理条件下稳定,而在酸性的感染微环境中能够实现凝胶的逐步降解和凝胶抗菌成分(阳离子树形高分子和银)的持续释放,从而保证了凝胶的生物安全性和按需释放的能力。体外抗菌实验证明该凝胶对革兰氏阴性菌(大肠杆菌和绿脓杆菌)和革兰氏阳性菌(金黄色葡萄球菌和表皮葡萄球菌)均具有良好的抗菌性,对革兰氏阳性菌抗菌效果更佳;同时,凝胶还能够用于制备抗菌涂层,并且展现出高效的长程抗菌效果。体内抗感染实验表明,该凝胶能够帮助小鼠有效抵御金黄色葡萄球菌引起的皮肤感染,其效果明显优于仅含阳离子高分子的抗菌水凝胶和等银量的纳米银抗菌凝胶。并且,良好的触变性和生物相容性使得凝胶未来具有成为伤口抗感染材料或医疗器械涂层的应用前景。综上所述,本文提供了一种设计智能抗菌水凝胶的新思路。利用细菌感染产生的酸性微环境,促进凝胶的降解,也促进银纳米颗粒释放银离子,实现抗菌成分在细菌感染部位的按需可控释放,并且通过阳离子高分子与纳米银的协同抗菌作用实现高效抗菌。该凝胶具有的多重功能使其有望解决抗菌过程中面临的多重困难,具有潜在的应用价值。