Research progress in self⁃healing polymer materials in medical field

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2025.07.022

Abstract

Abstract:

Self⁃healing polymer materials， capable of autonomously repairing minor damage， have gained significant attention in medical applications. However， their performance in diverse service scenarios remains limited. This review systematically classified self⁃healing polymer materials and critically analyzes current research progress， focusing on key performance metrics including mechanical strength， toughness， and durability. Their medical applications in wound healing， drug delivery systems， bone tissue engineering， and biomedical coatings were comprehensively examined. Finally， current challenges and future development directions were discussed， providing insights for the design of next⁃generation self⁃healing polymers with enhanced clinical applicability.

Key words: self?healing polymer materials, durability, medical application, self?healing

CLC Number:

TQ323.8

DONG Shengye, CHEN Xinggang, WANG Qihao, YAO Yu, LI Ruoxuan, CHANG Jiabin, SONG Jiacheng. Research progress in self⁃healing polymer materials in medical field[J]. China Plastics, 2025, 39(7): 148-156.

Figures/Tables 12

References 42

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不同修复方式	形成的材料	机制	优点	缺点	参考文献
微胶囊型自修复	聚（脲醛）微胶囊	丙烯酸在引发剂的作用下发生聚合反应	随着微胶囊尺寸和浓度的增加，材料的断裂韧性显著提高	制备工艺复杂	［9］
	新型低收缩牙科树脂	改性后的MCs与树脂基体紧密结合并形成微机械结	抗菌和自愈特性	兼容性有欠缺	［10］
	牙科纳米复合材料	愈合剂被释放与BPO与其反应后进行自修复	耐老化，自愈性能稳定，对细胞活力和毒性影响轻微	使用次数有限	［11］
脉管型自修复	聚丙烯塑料管	压力传感器检测到损伤，从而触发从外部储存器向损伤部位输送修复剂	修复覆盖面积大	当管道间距大于500 μm时修复效率较低	［13］
脉管型自修复	环氧树脂纳米补强剂	发泡剂起作用使内部压力增加，修复剂在破裂后很快就会从容器中喷涌而出	愈合效率得到提高	互连性的增加导致聚合物链流动性因范德华力而降低	［14］
可逆共价键自修复	纤维素水凝胶	酮酯型酰腙键快速交换	凝胶化时间缩，并在生理环境达到更高的自愈率	交联密度较高使平衡溶胀率降低，其失重率高度依赖于 pH 值	［16］
	抗菌透明质酸水凝胶	动态酰基腙键、静电相互作用、二硫键和亚胺键的重新建立	快速固化并具有优异的吸液能力，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有显著抗菌效果	对环境要求较高	［17］
	热可逆纳米纤维素水凝胶	DA/rDA反应具有可逆性	具有良好的热可逆性	有温度限制	［18］
可逆非共价键自修复	壳聚糖⁃香豆素水凝胶	多个氢键之间的相互叠加和协同作用	具有pH响应性、可注射性和高效自愈能力	力学性能不足，降解速度控制困难	［19］
可逆非共价键自修复	动态纳米复合水凝胶	动态共价键和非共价相互作用的多重可逆相互作用的协同作用	具有出色的力学性能	制备过程复杂，纳米粒子的分布可能不均匀	［20］

不同修复方式	形成的材料	机制	优点	缺点	参考文献
微胶囊型自修复	聚（脲醛）微胶囊	丙烯酸在引发剂的作用下发生聚合反应	随着微胶囊尺寸和浓度的增加，材料的断裂韧性显著提高	制备工艺复杂	［9］
	新型低收缩牙科树脂	改性后的MCs与树脂基体紧密结合并形成微机械结	抗菌和自愈特性	兼容性有欠缺	［10］
	牙科纳米复合材料	愈合剂被释放与BPO与其反应后进行自修复	耐老化，自愈性能稳定，对细胞活力和毒性影响轻微	使用次数有限	［11］
脉管型自修复	聚丙烯塑料管	压力传感器检测到损伤，从而触发从外部储存器向损伤部位输送修复剂	修复覆盖面积大	当管道间距大于500 μm时修复效率较低	［13］
脉管型自修复	环氧树脂纳米补强剂	发泡剂起作用使内部压力增加，修复剂在破裂后很快就会从容器中喷涌而出	愈合效率得到提高	互连性的增加导致聚合物链流动性因范德华力而降低	［14］
可逆共价键自修复	纤维素水凝胶	酮酯型酰腙键快速交换	凝胶化时间缩，并在生理环境达到更高的自愈率	交联密度较高使平衡溶胀率降低，其失重率高度依赖于 pH 值	［16］
	抗菌透明质酸水凝胶	动态酰基腙键、静电相互作用、二硫键和亚胺键的重新建立	快速固化并具有优异的吸液能力，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有显著抗菌效果	对环境要求较高	［17］
	热可逆纳米纤维素水凝胶	DA/rDA反应具有可逆性	具有良好的热可逆性	有温度限制	［18］
可逆非共价键自修复	壳聚糖⁃香豆素水凝胶	多个氢键之间的相互叠加和协同作用	具有pH响应性、可注射性和高效自愈能力	力学性能不足，降解速度控制困难	［19］
可逆非共价键自修复	动态纳米复合水凝胶	动态共价键和非共价相互作用的多重可逆相互作用的协同作用	具有出色的力学性能	制备过程复杂，纳米粒子的分布可能不均匀	［20］