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　　生物基科技进展|可生物降解弹性体

　　弹性体作为日常和工业用关键结构材料，在航空航天、生物医疗及可穿戴设备领域应用广泛。然而，传统热固性弹性体（如丁基橡胶）不可降解且难以再加工，长期污染环境；而现有可生物降解弹性体又缺乏可重复加工性，医用植入体甚至需二次手术取出。

　　开发兼具生物降解性、熔融再加工能力及优异弹性（ 100%应变下回弹性与抗疲劳性）的材料，成为解决“生物降解-再加工-弹性”三重困境的国际难题。

　　【生物基能源与材料】获悉，近日，中国科学院宁波材料所胡本林研究员、朱锦研究员团队的王静刚教授级高工和刘斐研究员共同合作，提出“解锁本征熵弹性”策略，通过一锅熔融缩聚法成功制备可变组成的聚(乙烯-环己烷二甲醇丁二酸酯)（PECS）共聚酯。

　　团队创新成果以“Biodegradable Thermoplastic Elastomers Achieved by Unchaining Intrinsic Entropic Elasticity”为题，发表在《Advanced Functional Materials》（IF 19)上。

　　该材料单条分子链同时发挥可逆网络和物理交联点作用，其机械性能随乙二醇（EG）含量增加从塑性转变为弹性，弹性恢复率高达90%（200%应变下），并具备多重熔融再加工性、优异血液相容性和生物降解性，有望替代不可降解弹性体缓解塑料污染。

　　与传统热塑性弹性体（TPEs）依赖硬段（聚酯）和软段（聚醚）的相分离结构不同（图1A），新策略通过三元共聚实现均质分子结构：以非平面环状单体（1,4-环己烷二甲醇）为第一单体，丁二酸为第二单体，通过引入第三单体乙二醇（EG）降低玻璃化转变温度（Tg），使单链兼具物理交联功能与本征熵弹性（图1B），最终获得可生物降解热塑性弹性体（BTPEs）。

　　图1.“解锁本征熵弹性”策略设计可生物降解热塑性弹性体示意图。A)传统TPEs的相分离结构，由硬段（蓝色）和软段（橙色）组成；B)通过第三单体（红色）共聚调控均聚物（绿色）的熵弹性，使单链解锁本征熵弹性，最终获得BTPEs（棕色）。

　　核磁共振谱（图2B-C）证实成功合成高分子量无规共聚酯，其分子量可达83 kDa。热分析显示材料在空气/氮气中热分解温度均高于350℃。通过调控EG比例（2%-38%），玻璃化转变温度显著降低，而室温退火实验（图2E）表明材料具有缓慢结晶特性——约16天达结晶平衡，形成尺寸约3.5 nm的微晶（物理交联点）和扩大的非晶区（5.7-14.5 nm），为熵弹性提供基础。

　　图2. PECS共聚酯的化学、热力学及微观结构表征。A) PECS化学结构；B)1H NMR谱（蓝框显示EG比例递增）；C)13C NMR谱；D)不同组分PECS的DSC曲线；E) PECS38随结晶时间延长的DSC曲线；F) DMA分析；G) SAXS图谱。

　　随着EG比例增加，材料从塑性（PECS2）转变为弹性（PECS38），屈服现象消失且弹性恢复率跃升至87%（200%应变下）（图3A-B）。PECS38展现超强抗疲劳性：12,000次循环后残余应变 15%（图3D），断裂韧性高达343.59 MJ/m3，可承受自重10,000倍的载荷。原位X射线散射（图3E）证实拉伸过程中晶体取向可逆变化，能量分析进一步揭示其独特回弹机制（图3F）。

　　图3. PECS共聚物力学性能。A)不同EG比例样品的应力-应变曲线；B) 200%应变下循环应力-应变曲线；C) PECS38不同应变下的循环曲线；D)抗疲劳性能（100%应变循环）；E)拉伸应变下的SAXS图谱；F)回弹能量分析。

　　细胞实验显示PECS薄膜支持成纤维细胞高活性增殖（存活率 85%）（图4A-B），溶血率仅0.1%（ 5%安全阈值）（图4C）。在酶降解实验中，PECS38一天内失重超40%（图4D），电镜显示表面形成1-20 μm降解孔洞（图4F）；堆肥降解180天后生物降解率达88.8%（图4E），超过微晶纤维素参比样的92.4%，且EG含量越高降解越快。

　　图4. PECS共聚物生物相容性与降解性能。A) CCK-8细胞活性荧光显微图（标尺：100 μm）；B) MC3T3-E1细胞活性（CCK-8法）；C)溶血率测定；D)酶促降解失重曲线；E)堆肥降解曲线（MCC为参照）；F-G) PECS38在酶降解(F)和堆肥降解(G)不同时期的SEM图像。

　　该研究通过“单链双功能”创新设计，结合一锅法公斤级量产工艺，成功破解生物降解弹性体的性能瓶颈。PECS材料家族凭借可调节的力学性能、多重再加工能力和卓越生物相容性，为开发低成本、高性能且环境友好的弹性体提供了新范式，在医疗植入、可穿戴设备及可持续材料领域具有广阔应用前景。

　　▌参考信息：本文部分素材来自高分子科学前沿及网络公开信息。由作者重新编写，系作者个人观点，本平台发布仅为了传达一种不同观点，不代表对该观点或支持。如果有任何问题，请联系我们：15356747796（微信同号）。

　　SynBioCon 2025

　　第四届合成生物与绿色生物制造大会

　　8月20-22日浙江·宁波东港喜来登酒店

　　8月20-22日将于浙江·宁波举办第四届合成生物与绿色生物制造大会(简称：SynBioCon 2025)。本届大会聚焦“1+3”：AI+生物制造、绿色化工与新材料、未来食品、未来农业四大方向，邀请行业领先企业、代表性产业化专家、政府、园区、资本、协会和联盟等各方共探“十五五”生物制造产业发展趋势；AI赋能生物制造产业创新；哪些革新技术和产品将给生物制造产业带来持续的生命力；并致力于促进科技成果转移转化、产品规模化与人才挖掘。

　　大会将同期举办生物制造青年论坛、生物制造产业高层座谈会（第三期）、《2025人工智能赋能生物制造产业创新发展蓝皮书》闭门研讨会、合成生物科技成果展示与对接等活动。

　　扫码参会报名

　　SynBioCon 2025

　　8月20-22日，浙江·宁波

　　01 组织机构

　　主办单位

　　宁波德泰中研信息科技有限公司（DT新材料）

　　协办单位

　　北京大学宁波海洋药物研究院

　　宁波酶赛生物工程有限公司

　　支持单位

　　中国生物工程学会生物基材料专业委员会

　　浙江省合成生物产业技术联盟

　　上海市未来产业生物制造专委会

　　上海市宝山国发合成生物学应用转化研究院

　　广州合成生物产学研技术创新联盟

　　大会顾问专家

　　张先恩，深圳理工大学合成生物学院院长

　　特别鸣谢

　　宁波酶赛生物工程有限公司

　　北京大学宁波海洋药物研究院

　　上海市未来产业生物制造专委会

　　同舟纵横(厦门)流体技术有限公司

　　美安康质量检测技术(上海)有限公司

　　梅特勒托利多科技(中国)有限公司

　　深圳市西尔曼科技有限公司

　　山东新华医疗器械股份有限公司

　　四川绿沃创新环保工程有限公司

　　南京膜材料产业技术研究院有限公司

　　青岛碧沃德生物科技有限公司

　　中国电子系统工程第四建设有限公司

　　上海霍桐实验仪器有限公司

　　山东埃尔派粉体科技股份有限公司

　　（更多单位确认中）

　　战略合作媒体

　　02 大会日程

　　03 大会议程

　　8月20日，星期三，Day 1

　　【同期活动】生物制造产业高层座谈会（第三期）暨武汉市合成生物产业发展交流会

　　为探讨“‘十五五''生物制造发展趋势与增长点”这一重要话题。DT新材料联合武汉市投资促进局、宁波酶赛生物工程有限公司共同举办生物制造产业高层座谈会（第三期）暨武汉市合成生物产业发展交流会。出席单位：

　　宁波酶赛生物工程有限公司

　　北京大学宁波海洋药物研究院

　　内蒙古伊利实业集团股份有限公司

　　昆山亚香香料股份有限公司

　　成都新朝阳作物科学股份有限公司

　　苏州聚维元创生物科技有限公司

　　百开盛（上海）生物科技有限公司

　　上海蓝晶微生物科技有限公司

　　浙江合成生物制造业创新中心

　　武汉睿嘉康生物科技有限公司

　　深原质药生物科技（北京）有限公司

　　内蒙古鹏泰生物科技有限公司

　　山东恒鲁生物科技有限公司

　　杭州元腾生物工程股份有限公司

　　北京市科学技术委员会、中关村科技园区管理委员会

　　中国电子系统工程第四建设有限公司

　　（更多企业高层确认中）

　　8月21日，星期四，Day 2

　　【同期活动】《2025人工智能赋能生物制造产业创新发展蓝皮书》闭门研讨会

　　为助力工业和信息化部落实人工智能在生物制造领域典型应用案例征集。由上海市产业技术创新促进会指导，上海市未来产业生物制造专委会联合DT新材料举办人工智能在生物制造领域典型应用案例推广系列活动暨《2025人工智能赋能生物制造产业创新发展蓝皮书》研讨会。欢迎行业报名参与。

　　8月22日，星期五，Day 3

　　扫码参会报名

　　SynBioCon 2025

　　8月20-22日，浙江·宁波

　　中国生物制造产业地图（2025版）

　　即将发布

　　DT新材料产业研究院即将于第四届合成生物与绿色生物制造大会（SynbioCon 2025）上宣发「中国合成生物产业分布图（2025版）」（中国生物制造500+代表性企业榜单）。欢迎行业提前预约领取（点击下图扫码申请）。

　　已发布上榜企业名单

　　65家！中国生物制造500+代表性企业榜单（浙江篇）,建议收藏!

　　80 家！中国生物制造500+代表性企业榜单（江苏篇）,建议收藏!

　　66家！中国生物制造500+代表性企业榜单（上海篇）,建议收藏!

　　76家！中国生物制造500+代表性企业榜单（广东篇）,建议收藏!

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