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  2022年，全球組織工程市場的價值約為148.3億美元，顯示出巨大的增長潛力。據(jù)預(yù)測，從2023年至2030年，其復(fù)合年增長率將達到14.28%。在此背景下，可降解生物醫(yī)用彈性體，憑借其可控的生物降解性、優(yōu)異的生物相容性、量身定制的彈性、良好的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計和加工性能，已成為組織工程中不可或缺的材料。在生物醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域，開發(fā)既可生物降解、具有生物相容性，又能模擬目標(biāo)組織機械行為的新型生物材料，對于實現(xiàn)有效的組織修復(fù)至關(guān)重要�？山到馍飶椥泽w的一個顯著特點是其能在酶解環(huán)境、含氧環(huán)境和水環(huán)境中逐漸降解成生物相容的代謝物，同時具備可調(diào)的物理和機械特性。因此，它在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，從植入物、給藥系統(tǒng)到組織工程支架，其應(yīng)用范圍極為廣泛，引起了極大的研究興趣。特別是隨著尖端制造技術(shù)的發(fā)展，適用于骨骼肌、氣管、骨等特殊結(jié)構(gòu)的組織修復(fù)可降解彈性體不斷展現(xiàn)出其應(yīng)用潛力。

Figure 1. Illustration of oxidative, hydrolytic and enzymatic degradation of implanted elastomers.

Figure 2. Degradation patterns of DBE and the main evaluation strategies.

Figure 3. (a) Synthesis and Characterization of POC-GP polymers. All rights reserved. (b) Schematic diagram of POMAC structural formula scaffold manufacturing.

Figure 4. (a) Chemical structures showing controlled variation of the number (0 to 7) of ethylene glycol (EG) units in the polythioketal (PTK) diol backbone. (b) Synthesis of dopamine-incorporated polyester prepolymer (CA-PCL-DA0.3 prepolymer) and dopamine-incorporated dual bioactive electroactive polyurethane elastomer (CA-PCL-DA-g-AH elastomer).

Figure 5. (a) Synthesis of biodegradable poly(ε-caprolactone-co-d, l-lactide) urethane tissue engineering scaffolds. (b) The design and fabrication of microneedle array. (c) Schematic illustration of 4D biodegrading elastomer durably recruits regenerative macrophages to promote regeneration of craniofacial bone. (d) Fabrication of cylindrical gyroid scaffolds based on elastomer.

Figure 6. (a) Demonstration of the fabrication and repair results of the PGS-Gr cardiac patch. (b) Characterization of PGS-AT cardiac repair micropatterned elastomers and their calcium transient monitoring results.

綜述目錄：

1. Introduction-引言

2. Degradation mechanism of DBE- DBE 的降解機制

2.1 Degradation of elastomer-彈性體降解

2.1.1 Hydrolysis of elastomers-水解

2.1.2 Oxidative degradation-氧化降解

2.1.3 Enzymatic degradation-酶降解

2.2 Evaluation of degradation capacity-降解能力評估

2.2.1 In vivo degradation-體內(nèi)降解

2.2.2 Laboratory-based degradation studies (In vitro degradation)-體外降解

3. Synthesis and properties of DBE for tissue repair-用于組織修復(fù)的 DBE 的合成與特性

3.1 Chemically crosslinked elastomers-化學(xué)交聯(lián)彈性體

3.2 Physically crosslinked elastomers-物理交聯(lián)彈性體

3.3 Physical-chemical hybrid crosslinked elastomers-混合交聯(lián)彈性體

3.4 Liquid crystal elastomers (LCE)-液晶彈性體

4. Structures and processing advantages of elastomers for tissue repair

用于組織修復(fù)的彈性體的結(jié)構(gòu)和加工優(yōu)勢

4.1 Solvent casting-溶劑澆鑄

4.2 Extrusion and compression molding-擠出和壓縮成型

4.3 Molding and surface construction-模塑和表面構(gòu)筑

4.4 Electrostatic spinning-靜電紡絲

4.5 Computer-aided rapid prototyping-計算機輔助快速成型

4.5.1 3D printing-3D打印

4.5.2 4D Printing-4D打印

4.6 Freeze-Drying-冷凍干燥

5. Application of DBE for tissue repair-應(yīng)用 DBE 進行組織修復(fù)

5.1 DBE for tendon repair-用于肌腱修復(fù)的 DBE

5.2 DBE for nerve repair-用于神經(jīng)修復(fù)的 DBE

5.3 DBE for skin repair-用于皮膚修復(fù)的 DBE

5.4 DBE for vascular repair用于血管修復(fù)的 DBE

5.5 DBE for dental repair-用于牙周修復(fù)的DBE

5.6 DBE for trachea repair-用于氣管修復(fù)的 DBE

5.7 DBE for bone repair-用于骨修復(fù)的 DBE

5.8 DBE for cardiac repair-用于心臟修復(fù)的 DBE

5.9 DBE for skeletal repair-用于骨骼肌修復(fù)的 DBE

5.10 DBE for spine repair-用于脊柱修復(fù)的 DBE

6. Concluding remarks and future perspectives-結(jié)束語和未來展望

論文信息：

Degradable Biomedical Elastomers: Paving the Future of Tissue Repair and Regenerative Medicine

Ben Jia, Heyuan Huang*（黃河源）, Zhicheng Dong, Xiaoyang Ren, Yanyan Lu, Wenzhi Wang, Shaowen Zhou, Xin Zhao*（趙鑫） and Baolin Guo*（郭保林）

Chem. Soc. Rev., 2024

https://doi.org/10.1039/d3cs00923h

作者簡介

賈犇 博士

西北工業(yè)大學(xué)

本文的第一作者，賈犇，于2022年獲得中國石油大學(xué)碩士學(xué)位。目前，他在西北工業(yè)大學(xué)攻讀博士學(xué)位，師從黃河源博士和趙鑫博士。賈犇的研究興趣主要集中在生物醫(yī)學(xué)聚合物和水凝膠傷口敷料上。他目前的研究課題是3D打印水凝膠修復(fù)材料。已在Chemical Engineering Journal、Materials Today Bio、Composite Structures等國際著名期刊上合計發(fā)表SCI論文8篇，其中兩篇論文入選2023年ESI高被引論文。

黃河源 副研究員

西北工業(yè)大學(xué)

航空學(xué)院副研究員，西北工業(yè)大學(xué)翱翔新星，西安市“航空器先進結(jié)構(gòu)設(shè)計及工程應(yīng)用重點實驗室”副主任。入選“2019 年陜西省高�？茀f(xié)青年人才托舉計劃”、獲評2020 年陜西省青年科技新星稱號、2022 年陜西省科技進步獎二等獎，2022 年陜西高等學(xué)校科學(xué)技術(shù)研究優(yōu)秀成果二等獎，2022 年中國復(fù)合材料學(xué)會優(yōu)秀科技成果二等獎，2022國家教學(xué)成果一等獎等。目前承擔(dān)國家自然科學(xué)基金重點項目子課題、航空基金、博士后面上基金等相關(guān)課題30余項。已在Advanced Materials、Composites Science and Technology、Nano Research、Chemical Engineering Journal、Composite Structure等期刊發(fā)表論文30余篇，以第一完成人申請專利17項、軟件著作權(quán)4項。

趙鑫 副教授

西安交通大學(xué)

西安交通大學(xué)副教授，入選全球前2％頂尖科學(xué)家榜單（World’s Top 2% Scientists），陜西省高校科協(xié)青年人才托舉計劃獲得者（2020年），于2018年畢業(yè)于西安交通大學(xué)前沿科學(xué)技術(shù)研究院，獲得材料科學(xué)與工程博士學(xué)位，主要從事生物醫(yī)用高分子材料研究，如多功能可降解水凝膠和冷凍凝膠、可降解導(dǎo)電高分子材料、可降解多孔高分子支架的制備及物質(zhì)控釋體系的研究等，及其對軟組織修復(fù)與再生研究，在Advanced Materials、Nature Communications、Chemical Society Reviews、Advanced Functional Materials、ACS Nano、Biomaterials、Nano Research、Chemistry of Materials、Small等國際著名期刊上發(fā)表SCI論文50篇，ESI高被引論文20篇，共被引用11000余次、H指數(shù)31（數(shù)據(jù)來源于谷歌學(xué)術(shù))。授權(quán)/申請發(fā)明專利12項，目前主持省部級科研項目9項，包括國家自然科學(xué)基金委面上項目1項、青年項目1項，陜西省重點研發(fā)計劃一般項目1項，陜西省自然科學(xué)基金青年項目1項，陜西省高�？茀f(xié)青年人才托舉計劃項目1項，中國博士后基金項目3項，及中央高�；究蒲袠I(yè)務(wù)費1項。

郭保林 教授

西安交通大學(xué)

西安交通大學(xué)教授，國家級青年人才計劃入選者，陜西省杰出青年基金獲得者，愛思唯爾中國高被引學(xué)者，西安交通大學(xué)青年拔尖計劃人才A類入選者。2011年從瑞典皇家理工學(xué)院（KTH）獲得高分子材料學(xué)博士學(xué)位，具體研究方向包括可降解導(dǎo)電高分子材料、多功能水凝膠、組織工程支架與再生醫(yī)學(xué)、藥物控制釋放體系、皮膚敷料、止血材料、可穿戴器件等。以第一/通訊作者在Nature Reviews Chemistry、Nature Protocols、Nature Communications、Chemical Society Reviews、 Progress in Polymer Science、National Science Review、Advanced Materials、Advanced Functional Materials、ACS Nano、Nano Today、Biomaterials等國際期刊發(fā)表論文140余篇，其中影響因子大于10的論文70余篇，ESI高被引論文40余篇, 單篇最高引用1300余次，SCI引用23000余次，H指數(shù)75。授權(quán)/申請發(fā)明專利12項，目前主持/完成省部級科研項目10項，包括國家重點研發(fā)計劃課題1項和國家自然科學(xué)基金委項目4項。獲陜西省高等學(xué)�？茖W(xué)研究優(yōu)秀成果獎一等獎（第一完成人）和美國化學(xué)會Chemistry of Materials Lectureship Award.