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在生物材料中，具有吸收和保留大量水（水凝膠）或承受顯著變形和壓力同時恢復其靜止初始結構（彈性體）能力的3D網絡主要用於生物醫學應用。然而，當它們受損時，它們無法恢復其初始結構和特性。為了克服這一限制並滿足生物醫學領域的要求，已經開發出使用（生物）可降解或可生物消除的聚合物鏈設計的自修復水凝膠和彈性體，並且越來越受歡迎。然而，迄今為止，還沒有綜述集中在具有自愈特性和基於可生物降解或可生物消除的聚合物鏈的水凝膠或彈性體上。
為此，來自法國蒙彼利埃大學的Benjamin Nottelet團隊介紹了設計用於健康應用的自愈可降解/生物消除網絡領域的最新進展。詳細分析了基於可逆共價或物理交聯或通過雙/多交聯方法組合開發此類網絡的策略。介紹了它們在組織工程、藥物/細胞遞送和醫療設備領域作為生物材料的未來用途和未來可能面臨的挑戰。相關論文「Degradable Self-healable Networks for Use in Biomedical Applications」於2023年1月25日在線發表於雜誌《Advanced Functional Materials》上。
首先，作者介紹了自修復機制：動態化學鍵和可逆物理相互作用（圖1）。可逆共價鍵包括亞胺、硼酸酯、腙和二硫鍵以及DA加合物。可逆非共價鍵包括氫鍵、疏水、主客體、靜電或離子相互作用以及金屬配位。因此，由於這些鍵和相互作用中的一種或幾種，自我修復材料可能表現出自愈特性。
自愈的關鍵過程是聚合物鏈的互滲透和鍵重組，在癒合界面周圍具有動態鍵。因此，摻入可逆鍵並不是製備自修復材料的唯一先決條件，應考慮其他因素。可自我修復的材料依賴於三個原則：1）定位，2）時間性和3）移動性。
然後，作者重點介紹了基於（生物）可降解和/或可生物消除聚合物的水凝膠和彈性體（圖2）。（生物）降解是指聚合物主鏈的共價鍵的裂解（例如，降解中的水解和生物降解中的酶解），其伴隨著摩爾質量的降低。生物消除是指在網絡3D結構喪失但不降低摩爾質量後聚合物鏈可能從體內排泄。生物醫學領域使用的聚合物有不同的降解機制，包括水解、酶降解和氧化。值得注意的是，這些（生物）降解機制不依賴於可逆或動態鍵。
然後，作者介紹了基於動態/可逆化學鍵的具有自愈特性的可降解網絡。主要介紹了基於亞氨鍵/席夫鹼、硼酸酯鍵、腙鍵、二硫鍵和DA環加成反應的自癒合水凝膠和彈性體。
隨後，作者討論了基於非共價相互作用/物理鍵的具有自愈特性的可降級網絡。如通過非共價相互作用產生自愈網絡，例如氫鍵（圖3），疏水，主客體，靜電相互作用或金屬配位。
上述可降解自修復水凝膠和彈性體的例子依賴於單一的自修復機制。自愈也可能是由各種動態化學鍵、各種物理相互作用或化學鍵和物理相互作用的組合引起的。由於設計此類材料的複雜性，這種方法主要應用於雙重自愈機制。
作者討論了具有兩種以上自愈機制的可降解網絡，如通過動態化學鍵的組合實現雙重自愈（圖4）、通過物理相互作用的組合實現雙重自我修復（圖5）、通過動態化學鍵和物理相互作用的組合實現雙重自我修復和多機制自愈系統。
然後，作者總結了用於藥物遞送、細胞或蛋白質包封、組織工程和傷口敷料的自癒合可降解水凝膠（圖6）和彈性體。
文章最後，作者對可自愈的可降解/生物消除網絡面臨可能面臨的機遇和挑戰進行了展望。首先，可自愈網絡可能達到的機械性能範圍涵蓋了軟組織工程和修復的大部分要求，這為開發模擬細胞外基質的網絡提供了機會。其次，癒合時間可能快至幾秒鐘，具體取決於可逆鍵和聚合物鏈的流動性。關於其生物醫學應用的第三個優點是其降解性，其降解時間可能表現出很大的變化，從數小時到數月不等，具體取決於所使用的單個組分。最後，這些系統的內在多功能性使它們在藥物遞送中特別有吸引力，因為負責動態網絡的相互作用可用於增加藥物和生物製劑的負載和保留（例如，離子相互作用和氫鍵）。另外，需要設計更加強大的網絡、產生額外的特徵以及自我修復，同時需要對自修復網絡進行進一步定義。
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