自适应性生物材料主要聚焦于生物材料与病理微环境之间的动态、自适应相互作用（图1）。在组织损伤后，组织微环境发生病理性变化（如过表达炎症因子、活性氧自由基（ROS）、基质金属蛋白酶（MMPs），pH降低，缺氧等），自适应性生物材料可以感受这些炎症生物信号并与之发生适应性反应，降低组织微环境中不利的炎症信号分子浓度，同时材料发生对应性降解或者释放药物，从而调控组织微环境向修复状态发展，以刺激机体自身的修复再生能力。当组织微环境恢复稳态后，材料中的自适应基团对组织微环境不再敏感，以相对稳定的状态存在。当组织再次损伤时，来自剩余材料中的自适应基团会重启与组织炎症信号分子的适应性生物反应。
图1. 组织损伤后，组织炎症微环境与自适应性生物材料间的自适应相互作用。
自适应性生物材料的设计以组织损伤后炎症病理微环境（图2）为基础和目的。目前主要的病理微环境特征（图3）包含慢性炎症反应、氧化应激、缺氧、pH降低、MMPs增多等，在糖尿病相关疾病中高糖也是十分重要的典型的病理微环境。
图2. 组织损伤后炎症反应。
图3. 组织损伤后典型的炎症微环境特征。
目前用于炎症微环境调控的自适应性生物材料主要分为两类（图4）。一类是含有适应性共价化学基团的生物材料（如pH/缺氧/ROS/糖/酶适应性生物材料），该类材料可以直接与组织微环境中不利的炎症信号分子发生反应，消除其不利影响，同时材料发生相应的降解。另一类是通过动态非共价键相互作用（如主客体/亲疏水/氢键/离子键）实现自适应相互作用，该类材料的降解及其中药物的释放速率与组织修复过程一致。目前自适应性生物材料已经广泛用于多种疾病的治疗（图5）中，如组织损伤、糖尿病、自身免疫疾病、癌症相关的组织损伤等。
图4.自适应性生物材料的代表性结构及反应。
图5.自适应性生物材料用于组织修复再生治疗。
浙江大学高长有团队一直致力于自适应性生物材料的研发。近年设计了ROS适应性水凝胶/微凝胶/补片、缺氧适应性水凝胶/微凝胶、pH适应性水凝胶/微凝胶、MMPs适应性水凝胶/微凝胶、主客体相互作用水凝胶/微凝胶等一系列自适应性生物材料形式，并将其广泛应用于骨软骨损伤修复（Biomaterials 2021;269:120534；Biomed Mater 2021;16:064101；Compos Part B-Eng 2024;273:111258；J Tissue Eng 2024;15；Biomaterials 2025;313:122772；Compos Part B-Eng 2025; 291, 112003）、骨关节炎（Chem. Eng. J. 2021;409:128147；Today Nano 2022;17:100164；Appl Mater Today 2022;26:101366；Carbohydr. Polym. 2022;292:119667；Nano Res 2023;16:2786-2797；Nano Today 2024;57:102373；Small 2024;20:2308599）、皮肤损伤修复（Biomater Adv 2022;134:112577；Chem. Eng. J. 2022;436:135130；ACS Biomater. Sci. 2024;10:3946-3957；Biomater Adv 2024;157:213755；Bioact Mater 2024;34:269-281；Adv. Funct. Mater 2025;2413678）、糖尿病相关疾病（Acta Biomater. 2022;152:60-73；Biomaterials 2022;286:121597）、肠炎（Biomaterials 2025;314:122834）、急性肺损伤（Biomacromolecules 2019;20:1777-1788；Acta Biomater. 2022;148:258-270；Bioact. Mater. 2022;14:430-442；Biomater Adv 2023;154:213621；Nano Today 2024;56:102278；Biomacromolecules 2025; 26, 528-540；Acta Biomater. 2025, 192, 409-418）、心梗（Biomaterials 2020;232:119726；Small 2021;17:2006992；Small 2020;16:e2005038；Chem. Eng. J. 2022;433:133511；Adv. Healthcare Mater. 2022;11:2101855；Biomaterials 2022;282:121382；Acta Biomater. 2022;153:386-398；Biomaterials 2023;301:122247；Mater Horiz 2023;10:3438-3449；Biomaterials 2024;307:122534；Adv. Healthcare Mater. 2024;13:2302940；Compos Part B-Eng 2024;283:111668；Compos Part B-Eng 2022;238:109941；Chem. Eng. J. 2024;480:148138；Chem. Eng. J. 2024;497:154933；Biomaterials 2025;312:122732；Chem. Eng. J. 2025;507:160295；Bioact Mater 2025;47:502-512；）、脑梗（Nano Today 2024;54:102064；Chem. Eng. J. 2024;483:149225）、脑损伤（Acta Biomater. 2024;187:161-171）、脊髓损伤（Bioact Mater 2022;9:134-146；Bioact Mater 2023;19:550-568）、类风湿性关节炎（Chem. Eng. J. 2022;446:136868；Nano Today 2024;59:102507；Adv. Funct. Mater 2025; 2516705）、原发性硬化性胆管炎（J. Control. Release 2024;374:112-126）、角膜损伤（Acta Biomater. 2023;158:266-280）等疾病治疗中，取得了十分显著的治疗效果。
原文链接：
https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2025.101593
