植入式生物材料及医疗器械的长期有效性常受到复杂生物界面相互作用的制约。生物材料一旦进入体内，将不再处于静态环境，而是立即暴露于由水、离子、蛋白质、多糖、脂质及细胞成分等共同构成的复杂动态生物环境中。在此过程中，界面水分子快速重组，蛋白质也会迅速迁移至材料表面并发生吸附和交换，这种早期的非特异性吸附往往是后续不良生物反应的分子起点。吸附于材料表面的蛋白质可能发生构象改变，导致隐蔽表位暴露，进而触发炎症、凝血、纤维化及免疫清除等一系列级联反应。例如，在血液接触型医疗器械中，材料表面的吸附蛋白可促进血小板黏附和活化，进而启动凝血级联反应，增加血栓形成风险。在植入式器械中，蛋白质介导的炎症信号可将巨噬细胞和成纤维细胞募集至植入界面，在炎症信号的长期刺激下，将进一步诱导异物巨细胞形成和胶原异常沉积，最终在材料周围形成致密的纤维化包膜，阻碍界面处正常的物质运输和信号传导。此外，吸附于材料表面的蛋白还可能为微生物黏附和生物膜形成提供附着基础，增加器械相关感染风险。在纳米药物递送领域，生物分子会在纳米颗粒表面快速吸附并形成蛋白冠，从而重新定义纳米载体的界面物理化学特性，增强调理作用并加速单核吞噬细胞系统对纳米颗粒的清除，最终缩短纳米药物在体循环时间，削弱治疗效果。因此，如何在复杂动态的生物环境中维持稳定的界面水合状态，并抑制非特异性生物相互作用，仍是生物材料实现体内长期应用所面临的关键挑战。

  2026年6月2日，天津大学杨建海教授、刘文广教授团队在国际知名期刊《Advanced Materials》在线发表题为“Zwitterionic Polymers: Synthesis, Architectures, Properties, and Biomedical Applications”的综述论文。天津大学博士生王宏英、程宽和硕士生郑涵祺为论文共同第一作者，李咏懋副研究员、杨建海教授和刘文广教授为共同通讯作者。该工作得到国家重点研发计划（2024YFB3814900）和国家自然科学基金（52573174和T2222013）的支持。

  该综述论文系统梳理了两性离子聚合物的合成方法、链结构、材料架构、性能特征及其生物医学应用。文章不仅聚焦两性离子聚合物化学结构的差异，还进一步探讨了如何通过不同的合成策略，将两性离子结构单元转化为具有特定拓扑特征的聚合物链，并构建具有实际应用功能的材料体系。该综述以两性离子聚合物合成为起点，逐步延伸至聚合物链结构调控和宏观材料架构构建，并最终指向至生物医学应用。文章旨在阐明不同两性离子聚合物体系的性能边界和适用场景，并为下一代两性离子聚合物材料的功能单体筛选、分子结构设计、性能调控与场景化应用提供指导（图 1）。

图1. 两性离子聚合物的合成、性能和生物医用

  两性离子聚合物所具备的防污、润滑、抗冻、离子导电等多功能特性，不能简单归因于两性离子基团本身。其最终功能表现，本质上是两性离子化学结构、合成方法、链结构、材料宏观架构与应用场景协同作用的结果。不同两性离子基团的电荷组成、偶极特性、离子水合能力以及离子对形成倾向等方面存在本征差异，这构成了材料性能调控的分子基础。然而，这些分子层面的优势无法直接转化为宏观材料的优异性能，只有通过可控聚合方法构筑具有精准拓扑结构的聚合物链，并进一步优化材料宏观架构，才能最终获得兼具稳定水合、防污、润滑、组织力学匹配和长期稳定性的功能性界面，为其临床转化应用奠定坚实基础。

  基于这一认识，该综述提出了“合成—结构—应用”的决策框架（图2）。合成方法不仅是获得两性离子聚合物的实验手段，更是决定其链结构的关键因素。通过不同的聚合方式和后功能化修饰策略，可构筑线性、支化、星形、刷状、树枝状、超支化及网络状等多种链拓扑结构。这些聚合物还可通过自组装、表面接枝、界面限域、化学交联或物理缔合等方式，进一步形成纳米组装体、表面涂层和水凝胶等材料形态。两性离子材料进入体内后，与血液、组织液、黏液屏障及细胞的相互作用，主要发生在具体材料形态界面。因此，两性离子材料的最终生物医学性能取决于多尺度结构的协同调控，即两性离子聚合物的化学结构、链结构以及材料宏观架构之间的有机统一。

图2 合成—结构—应用决策框架图

  展望未来，两性离子聚合物的发展将不再局限于传统防污材料的设计，而是逐步走向整合应用需求、结构设计、可扩展制备、标准化评价和临床验证的系统化路径。材料科学家、临床医生、工程师和监管机构之间的紧密合作，将有助于更精准地识别临床痛点，筛选合适的单体结构、链结构和材料架构，并建立可重复、可扩展、可验证的评价体系。

  随着可控聚合、可降解主链设计、表面工程、人工智能辅助材料筛选和先进制造技术的发展，两性离子聚合物正从传统以“被动防污”为核心的材料体系，进一步发展为具备主动生物调控能力的多功能生物材料平台，并应用于药物递送、组织工程、医疗器械和智能生物电子等生物医学场景。基于这一趋势，文章进一步提出了三个值得重点关注的前沿研究方向：活细胞表面功能化、可降解两性离子聚合物、生物电子与神经接口（图 3）。

图3 两性离子聚合物的未来应用前景

  原文链接：https://doi.org/10.1002/adma.73461