生物医用高分子前沿

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生物医用高分子在药物递送、疾病检测/诊断、生物传感、再生医学和疾病治疗等生物医学领域有着广泛的应用。中科院长春应化所陈学思院士、武汉大学张先正教授联合冯俊、高长有、顾臻、计剑、蒋锡群、刘文广、刘庄、彭慧胜、申有青、史林启、王浩、王均、肖海华、徐福建、钟志远等领域内著名专家，综述了近年来生物医用高分子合成及应用的最新前沿进展，重点阐述了其性质-功能之间的构效关系，详细论述了新兴生物活性高分子（如多肽/生物膜/微生物/细胞等活性高分子材料）在肿瘤精准治疗领域的应用，并展望了该领域的挑战以及开发新型、安全、高效生物医用高分子的广阔前景。

生物医用高分子根据来源可分为天然高分子和合成高分子。这两种高分子的主要区别在于分子结构。通常，天然衍生的高分子(如蛋白质、多糖等)会以复杂的方式自发折叠成紧凑的形状，同时这些初级结构又决定了它们的生物功能。相反，大多数合成高分子(如聚乙二醇、聚碳酸酯)具有简单、随机的分子结构。此外，天然高分子一般具有生物可降解性和良好的生物相容性，但其力学性能有限、降解不受控制、潜在的免疫原性等缺点极大地限制了其在体内的应用。相比之下，合成高分子在组成、结构、机械性能和降解行为等方面表现出良好的可控性，但其缺乏生物活性功能。因此，充分发挥天然高分子和合成高分子在生物医学领域的各自优势具有重要意义。

本综述中，作者从生物医用高分子的合成、性质和应用三个层次展开，系统总结了生物医用高分子的设计原则及其在药物传递、生物成像/传感、疾病治疗、抗感染、再生医学和癌症治疗等生物医学领域的应用（图1）。同时，重点阐述了生物医用高分子结构-功能之间的内在关系及其潜在的副作用。此外，重点介绍了一些基于生物医用高分子的前沿治疗策略，如基于疫苗的免疫疗法、细胞因子疗法和过继性T细胞疗法。特别地，快速发展的生物活性高分子，包括多肽/生物膜/微生物/细胞等，成为了癌症精准治疗纳米药物领域的“新宠”。

图1 生物医用高分子在生物医学领域应用总览

最后，作者对生物医用高分子在生物医学领域的应用前景进行了展望和总结，指出：1）目前，生物医用高分子的研究主要集中于老鼠和兔子等小动物模型，为了加快临床转化必须建立和使用更合理的动物模型，甚至是大型动物模型，如猪和猴子等；2）为了确保应用的安全性，必须对生物医用高分子长期潜在毒副作用进行系统研究，主要包括免疫原性、代谢毒性、遗传毒性、血生化等；3）生产质量可控、重复性好、方便大规模制造的生物医用高分子是工程化高分子材料面临的另一挑战。

详见: Wei-Hai Chen, Qi-Wen Chen, Qian Chen, Chunyan Cui, Shun Duan, Chaoliang He, Yongyuan Kang, Yang Liu, Yun Liu, Wali Muhammad, Jinqiang Wang, Lei Wang, Shiqun Shao, Chengqiang Tang, Lichen Yin, Kuo Zhang, Zhanzhan Zhang, Xu Zhen, Jun Feng, Wenguang Liu, Changyou Gao, Zhen Gu, Jian Ji, Xiqun Jiang, Zhuang Liu, Hao Wang, Jun Wang, Huisheng Peng, Youqing Shen, Linqi Shi, Xuemei Sun, Haihua Xiao, Fu-Jian Xu, Zhiyuan Zhong, Xian-Zheng Zhang & Xuesi Chen. Biomedical polymers: synthesis, properties, and applications. Sci. China Chem., 2022, DOI: 10.1007/s11426-022-1243-5