在過去的二十年間，為了減少碳足跡和人類對化石燃料的依賴，生物基聚合物的研究快速增長。生物基彈性體因其獨特的粘彈性和柔軟性而備受關(guān)注。與傳統(tǒng)石化聚合物相比，生物基彈性體具有兩大顯著優(yōu)勢：可持續(xù)性和獨特的化學(xué)結(jié)構(gòu)。生物基彈性體獨特的化學(xué)結(jié)構(gòu)賦予材料優(yōu)異的生物活性、生物相容性和生物降解性等，這些特性在生物醫(yī)用材料設(shè)計中極具優(yōu)勢。目前，全球科學(xué)研究者積極投身于生物基彈性體的開發(fā)并應(yīng)用于生物醫(yī)用領(lǐng)域，推動相關(guān)技術(shù)的持續(xù)突破與創(chuàng)新。
圖1 生物基彈性體：分子設(shè)計、性能和生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用
1. 生物基彈性體的分子設(shè)計及性能
目前，常用的生物基彈性體主要分為兩大類：一類是通過動植物中提取的生物小分子（如二胺、二酸和二醇等）經(jīng)聚合反應(yīng)制備的生物基彈性體；另一類是通過從動植物中分離的生物基聚合物，利用接枝、改性或復(fù)合等策略制備生物基彈性體。在前者中，以聚酯、聚氨酯和聚酰胺為代表，通過優(yōu)化分子結(jié)構(gòu)和改進合成策略，顯著提升了其機械力學(xué)性能、生物相容性及可降解性，以滿足多樣化應(yīng)用場景的需求。在后者中，選取纖維素、木質(zhì)素、蠶絲和DNA作為典型代表。
2. 生物基彈性體的性能優(yōu)勢
圖2 生物基彈性體的性能優(yōu)勢
3. 生物基彈性體的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用
圖3 用于傳感器的生物基彈性體
4. 總結(jié)與展望
作者簡介
劉慶生，北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授，主要從事生物醫(yī)用高分子、生物醫(yī)學(xué)工程與器件設(shè)計、細胞遞送與細胞治療等研究工作。以第一作者和通訊作者在Chemical Reviews、Advanced Materials、Nature Communications、Biomaterials Small、Advanced functional materials等國際期刊發(fā)表多篇SCI文章。
王潤國，北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授，教育部彈性體材料節(jié)能與資源化工程中心副主任，先進彈性體材料研究中心副主任，主要從事可持續(xù)彈性體材料方向的研究，已在Advanced Materials, Advanced Functional Materials，Macromolecules等期刊發(fā)表SCI論文60余篇，授權(quán)發(fā)明專利30余項，擔(dān)任中國合成橡膠協(xié)會專家委員會委員，全國橡膠與橡膠制品標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會委員，期刊《橡膠工業(yè)》編委，期刊Advanced Nanocomposites、Resources Chemicals and Materials青年編委，獲得美團青山獎。
王朝，華南理工大學(xué)，材料科學(xué)與工程學(xué)院教授，前沿彈性體研究院，從事生物基可降解橡膠合成及產(chǎn)業(yè)化。擔(dān)任《SusMat》期刊青年編委，《Resources Chemicals and Materials》期刊青年編委，《橡膠科技》期刊編委。發(fā)表SCI論文60篇，他引2800次，以第一發(fā)明人身份申請中國發(fā)明專利35項，授權(quán)專利19項。
張立群，中國工程院院士，現(xiàn)任西安交通大學(xué)校長，兼任中國化工學(xué)會第41屆理事會副理事長。主要從事橡膠材料科學(xué)與工程、聚合物納米復(fù)合材料、生物基高分子材料與聚合物加工工程方面的研究。以第一完成人獲得國家技術(shù)發(fā)明二等獎2項、國家科技進步二等獎1項。此外，還獲得美國化學(xué)會橡膠分會Sparks-Thomas Award、國際聚合物加工學(xué)會Morand Lambla Award、國際橡膠會議組織獎?wù)拢?/span>IRCO Medal）以及英國材料、礦物和礦業(yè)學(xué)會Colwyn 獎?wù)碌葒H榮譽。
論文信息：Qingsheng Liu, Pengfei Lou, Zhentao Sun, Daochang Li, Haijun Ji, Zhengzhuo Xu, Lei Li, Jiajia Xue, Runguo Wang, Zhao Wang, Liqun Zhang. Bio-Based Elastomers: Design, Properties, and Biomedical Applications, Advanced Materials, 2025, 2417193.
論文鏈接：https://doi.org/10.1002/adma.202417193
張立群院士/北京化工大學(xué)劉慶生教授誠聘博士后及事業(yè)編制副教授-高分子材料、生物醫(yī)用材料、化學(xué)等方向，郵箱：liuqs@buct.edu.cn；張立群院士/華南理工大學(xué)王朝教授課題組誠聘高分子材料合成及加工方向博士后，郵箱：wangzhaocl@scut.edu.cn。
