编辑推荐：
乙烯基主链聚合物广泛用于生物医学，但生物降解性与代谢性研究匮乏。研究人员借助 GPC、ATR-FTIR、GC-MS、LC/MS/MS 及13C 标记聚合物，探究其在化学氧化剂、大鼠肝微粒体和人肝细胞中的降解代谢。发现仅邻接 O 或 N 原子的可降解为乙酸或辅酶 A，类似脂肪酸代谢，可为生物医学应用提供重要依据。
在现代生物医学领域，聚合物材料凭借其优良的物理化学性质和生物相容性，被广泛应用于药物递送、组织工程支架、医用植入物等多个关键领域。其中，乙烯基主链聚合物（vinyl-backbone polymers）因结构多样、易于修饰等特点，成为生物医学材料中的重要成员。然而，长期以来，这类聚合物在生物体内的命运 —— 尤其是其生物降解性（biodegradability）和代谢性（metabolizability）却鲜少被系统研究。这一研究空白带来了潜在的安全隐患：若聚合物无法在生物体内有效降解和代谢，可能会在组织中积累，引发炎症反应或其他不良反应，严重制约其在临床中的安全应用。因此，揭示乙烯基主链聚合物的生物降解和代谢机制，对于优化其设计、推动其在生物医学领域的安全应用具有至关重要的意义。
针对这一关键问题，研究人员开展了系统研究，相关成果发表在《Biomacromolecules》期刊上。
为深入探究乙烯基主链聚合物的降解与代谢特性，研究人员采用了多种先进的分析技术。主要包括凝胶渗透色谱（GPC）用于分析聚合物分子量变化，衰减全反射傅里叶变换红外光谱（ATR-FTIR）用于表征聚合物结构变化，气相色谱 - 质谱联用（GC-MS）和液相色谱 - 串联质谱（LC/MS/MS）用于代谢组学分析；同时，利用13C 标记的聚合物追踪代谢路径。研究样本来源于大鼠肝微粒体（模拟肝脏代谢环境的体外模型）和人肝细胞，以模拟体内生理条件下的降解和代谢过程。
一、生物降解的选择性：相邻原子决定降解命运
研究人员通过在大鼠肝微粒体和人肝细胞中的实验发现，乙烯基主链聚合物的生物降解具有显著的选择性。在生物降解过程中，并非所有乙烯基主链聚合物都能被有效降解和代谢，只有那些主链相邻位置含有氧（O）或氮（N）原子的乙烯基主链聚合物，才能被成功降解并进一步代谢为二碳单位分子，主要是乙酸（acetic acid）或辅酶 A（coenzyme A）。这一降解代谢模式与生物体中脂肪酸的代谢过程相似，表明这类聚合物能够被生物体识别并通过类似内源性物质的代谢路径进行处理。
二、化学降解的广泛性：多数聚合物具有一定降解潜力
与生物降解的选择性不同，在化学氧化剂存在的条件下，研究人员观察到多数被研究的乙烯基聚合物都表现出一定程度的 degradability（降解性）。这意味着在化学环境中，乙烯基主链聚合物的降解门槛相对较低，不需要严格依赖特定的相邻原子结构，这一结果为聚合物的化学回收或环境处理提供了参考依据。
三、代谢利用价值：作为燃料分子或生物合成原料
通过对13C 标记聚合物的代谢 profiling（谱分析），研究人员进一步揭示了可降解乙烯基主链聚合物的代谢归宿。结果显示，那些含有相邻 O 或 N 原子的乙烯基主链聚合物在被降解后，产生的代谢产物能够被生物体利用 —— 既可以作为 fuel molecules（燃料分子）为细胞活动提供能量，也可以作为 building blocks（结构单元）参与其他生物分子的生物合成过程，这表明这类聚合物在生物体内具有积极的代谢利用价值。
研究结论明确指出，乙烯基主链聚合物的生物降解和代谢与其化学结构密切相关，相邻位置的 O 或 N 原子是生物降解发生的关键结构特征；而化学降解则对结构的依赖性较低，多数聚合物可在化学氧化剂作用下发生一定程度降解。这一发现为生物医学领域乙烯基主链聚合物的设计和应用提供了重要指导：在开发新型生物医用聚合物材料时，可通过引入相邻的 O 或 N 原子来优化其生物降解性和代谢性，从而提高材料的生物相容性和安全性，减少体内积累风险。同时，13C 标记聚合物结合代谢组学分析的方法，为追踪聚合物在生物体内的代谢路径提供了有效手段，也为其他聚合物材料的降解代谢研究提供了可借鉴的技术框架。总体而言，该研究填补了乙烯基主链聚合物生物降解与代谢研究的空白，对推动生物医用聚合物材料的可持续发展具有重要意义。
