Polymer porous materials (PPMs) are an emerging class of functional biomaterials characterized by tunable pore structures, high specific surface areas, and favorable physicochemical properties. This review highlights the classification of PPMs into inorganic, organic, and organic–inorganic hybrids, with a focus on how structural features influence their biomedical performance. Due to their unique architecture and biocompatibility, PPMs have shown significant potential in various biomedical applications, including drug delivery systems, tissue engineering scaffolds and implantable devices, biosensors, and membranes for functional coating and separation systems. For drug delivery, biodegradable and stimuli-responsive PPMs offer controlled and targeted drug release while minimizing adverse effects. In tissue engineering, PPM-based scaffolds support cell adhesion, proliferation, and extracellular matrix deposition, which would subsequently promote functional tissue regeneration. For biosensing, the high surface-to-volume ratio and selective permeability of PPMs enhance detection sensitivity and specificity. Furthermore, recent advances in responsive hydrogels, antifouling filtration membranes, and bioactive coatings underscore their clinical translation potential. Despite rapid development, challenges such as precise control over pore size, mechanical–biological trade-offs, and long-term safety still remain. Addressing these limitations is critical for advancing PPMs toward clinical application in regenerative medicine, smart therapeutics, and diagnostic technologies.
聚合物多孔材料（PPMs）作为一类新兴的功能性生物材料，凭借其可调控的孔隙结构、高比表面积以及优越的物理化学性质，在生物医学领域展现出巨大的应用潜力。然而，尽管其发展迅速，目前仍面临精确控制孔径大小、机械性能与生物学功能之间的权衡矛盾，以及长期安全性评估不足等关键挑战。本文旨在系统综述聚合物多孔材料的分类体系及其结构设计原则，深入探讨材料微观结构特征如何决定其在药物递送、组织工程支架及植入式器件中的生物医学表现，并分析其从实验室研究向临床转化过程中所面临的核心问题与未来发展方向。
本综述首先对聚合物多孔材料进行了系统的分类梳理，将其划分为无机类、有机类以及有机–无机杂化材料三大体系，重点阐述了不同类别材料的结构特征与其功能属性之间的构效关系。文章详细分析了生物可降解和刺激响应型PPMs在药物递送系统中的应用机制，探讨了其如何通过独特的孔隙架构实现药物的可控释放与靶向输送，从而最大限度地减少不良反应。同时，文中还深入剖析了基于PPMs的组织工程支架如何促进细胞粘附、增殖及胞外基质沉积，以及高比表面积材料在生物传感器中提升检测灵敏度与特异性的物理化学基础。
研究指出，聚合物多孔材料的独特架构和优异的生物相容性使其成为多种生物医学应用的理想候选者。在药物递送领域，刺激响应型PPMs能够根据体内环境变化实现药物的精准释放；在组织工程中，其支架结构有效支持了细胞行为并促进了功能性组织的再生。此外，针对生物传感应用，材料的高比表面积和选择性渗透能力显著增强了检测的灵敏度与特异性。近期关于响应性水凝胶、抗污过滤膜及生物活性涂层的最新进展进一步证实了其临床转化的巨大潜力，表明通过合理设计可显著提升材料的整体性能以满足复杂医疗需求。
尽管聚合物多孔材料在再生医学、智能治疗及诊断技术等领域展现出广阔前景，但其大规模临床应用仍受限于若干关键瓶颈。当前主要挑战包括难以实现对孔径尺寸的精确调控、机械强度与生物活性之间的固有矛盾，以及长期体内安全性数据的缺乏。解决这些局限性对于推动该领域发展至关重要。未来的工作应聚焦于开发更先进的制备工艺以优化孔隙结构，平衡材料的力学性能与生物学功能，并开展系统的长期毒理学评估。只有克服上述障碍，聚合物多孔材料才能真正实现从实验室研究到临床应用的跨越，为生物医学工程带来革命性的突破。
Les matériaux polymères poreux (MPP) constituent une classe émergente de biomatériaux fonctionnels caractérisés par des structures poreuses modulables, de grandes surfaces spécifiques et d'excellentes propriétés physico-chimiques. Malgré leur potentiel considérable dans divers domaines biomédicaux tels que les systèmes de délivrance de médicaments, l'ingénierie tissulaire et la biosensibilisation, le développement rapide de ces matériaux se heurte à des défis majeurs : le contrôle précis de la taille des pores, les compromis entre propriétés mécaniques et biologiques, ainsi que les incertitudes concernant leur sécurité à long terme. L'objectif de cette revue est d'examiner systématiquement la classification des MPP en catégories inorganiques, organiques et hybrides organo-inorganiques, tout en analysant comment leurs caractéristiques structurelles influencent directement leurs performances biomédicales et les perspectives futures pour leur traduction clinique.
Cette synthèse présente une analyse approfondie de l'architecture et du design des matériaux polymères poreux, en mettant l'accent sur la relation entre la microstructure et la fonctionnalité. Les auteurs détaillent comment les MPP biodégradables et à réponse stimulée sont conçus pour permettre un relargage contrôlé et ciblé des médicaments tout en minimisant les effets indésirables dans le cadre de systèmes de délivrance avancés. De plus, l'étude explore la conception d'échafaudages basés sur ces matériaux qui favorisent l'adhésion cellulaire, la prolifération et le dépôt de matrice extracellulaire pour soutenir la régénération tissulaire fonctionnelle. Le texte examine également les mécanismes par lesquels la grande surface spécifique et la perméabilité sélective des MPP améliorent la sensibilité et la spécificité dans les applications de biosensing, soulignant l'importance du design structural.
Les résultats principaux démontrent que grâce à leur architecture unique et leur biocompatibilité, les matériaux polymères poreux offrent des solutions prometteuses pour une gamme étendue d'applications biomédicales. Ils se sont révélés particulièrement efficaces dans la délivrance de médicaments ciblée, le soutien à l'ingénierie tissulaire par la promotion de la régénération fonctionnelle, et l'amélioration des performances des capteurs biologiques grâce à leur rapport surface/volume élevé. Les avancées récentes en matière d'hydrogels intelligents, de membranes de filtration anti-salissures et de revêtements bioactifs soulignent le potentiel croissant pour une transition clinique réussie. Ces matériaux permettent non seulement un relargage contrôlé mais aussi des interactions biologiques optimisées qui sont essentielles pour l'intégration avec les tissus vivants.
En dépit du développement rapide, la traduction clinique de ces matériaux reste entravée par des limitations critiques qu'il est impératif d'aborder. Les défis persistants incluent le contrôle précis de la taille des pores, les compromis inhérents entre les propriétés mécaniques et biologiques, ainsi que l'évaluation à long terme de leur sécurité in vivo. Surmonter ces obstacles est fondamental pour faire progresser les matériaux polymères poreux vers une application clinique réelle dans les domaines de la médecine régénérative, des thérapies intelligentes et des technologies diagnostiques. Les travaux futurs doivent se concentrer sur le développement de stratégies innovantes pour résoudre ces problèmes techniques et biologiques afin d'assurer que ces biomatériaux puissent atteindre leur plein potentiel thérapeutique et sécuritaire dans les environnements cliniques complexes.
ポリマー多孔質材料（PPMs）は、調整可能な孔隙構造、高い比表面積および優れた物理化学的特性を特徴とする新興の機能性バイオマテリアル群です。しかしながら、その急速な発展にもかかわらず、孔径サイズの精密制御や機械的・生物学的特性間のトレードオフ、ならびに長期安全性に関する課題が依然として残されています。本レビューは、PPMs の無機質、有機質および有機–無機ハイブリッドへの分類を強調し、構造的特徴がいかにして薬物送達システム、組織工学用スキャフォールド、インプラントデバイス、バイオセンサーなどの生体医学的応用に影響を与えるかを体系的に概説することを目的としています。また、これらの材料が臨床転換において直面する核心的な問題と将来の展望についても言及します。
本稿では、PPMs の設計原理および構造的特徴と機能性との関連性を詳細に分析しています。特に生分解性及び刺激応答型PPMsを用いた薬物送達システムにおいては、その独特なアーキテクチャを利用して薬剤を制御・標的化放出し、有害副作用を最小化するメカニズムが解説されています。さらに、組織工学分野では、PPMベースのスキャフォールドが細胞の接着、増殖および細胞外基質沈着をどのように支援し、機能的な組織再生を促進するかについて論じられています。また、高表面体積比と選択的透過性を有するPPMsがバイオセンシングにおいて検出感度と特異性をいかに向上させるかという物理化学的な基礎も明確に示されています。
主要な知見として、独特の構造と生体適合性により、ポリマー多孔質材料は薬物送達から組織再生まで多岐にわたる生体医学応用において顕著な可能性を示すことが確認されました。刺激応答型PPMsは体内環境の変化に応じて薬剤を放出し、スキャフォールドは細胞挙動をサポートして機能性組織の再生を促します。さらに、バイオセンサーにおける高表面積と選択的透過性は検出性能を劇的に向上させます。最近では、反応性ハイドロゲル、抗汚染ろ過膜および生体活性コーティングに関する進展が臨床転換の可能性を裏付けており、これらの材料設計の最適化により複雑な医療ニーズに応える能力が高まることが示されています。
急速な発展にもかかわらず、再生医学、スマート療法、診断技術への応用に向けた臨床実装には依然として克服すべき課題が存在します。孔径サイズの精密制御の難しさや機械的強度と生物活性とのバランスの問題、そして長期安全性データの不足が主要なボトルネックとなっています。これらの限界に対処することは、PPMs の発展にとって不可欠です。今後の研究は、より高度な製造プロセスの開発による孔隙構造の最適化、材料特性間のトレードオフの解決、および体系的な長期的毒性評価に焦点を当てるべきです。これら障壁を取り除くことで初めて、ポリマー多孔質材料は実験室から臨床現場への飛躍を果たし、生体医学工学における革命的な進歩をもたらすことができるでしょう。
Los materiales poliméricos porosos (PPMs) constituyen una clase emergente de biomateriales funcionales caracterizados por estructuras porosas sintonizables, altas áreas superficiales específicas y propiedades fisicoquímicas favorables. A pesar de su potencial significativo en diversas aplicaciones biomédicas como sistemas de liberación de fármacos e ingeniería tisular, el desarrollo rápido se enfrenta a desafíos críticos que incluyen el control preciso del tamaño de poro, los compromisos entre las propiedades mecánicas y biológicas, así como la seguridad a largo plazo. Esta revisión tiene como objetivo destacar la clasificación de PPMs en inorgánicos, orgánicos e híbridos orgánico-inorgánicos, analizando cómo las características estructurales influyen en su rendimiento biomédico y explorando sus perspectivas futuras para la traducción clínica en medicina regenerativa y tecnologías diagnósticas.
El enfoque de este trabajo consiste en una síntesis exhaustiva del diseño y clasificación de los materiales poliméricos porosos, con un énfasis especial en cómo las características estructurales determinan su funcionalidad. Se examinan detalladamente los sistemas de liberación de fármacos que utilizan PPMs biodegradables y sensibles a estímulos para lograr una liberación controlada y dirigida mientras se minimizan los efectos adversos. Asimismo, el texto analiza cómo los andamios basados en PPMs apoyan la adhesión celular, la proliferación y la deposición de matriz extracelular para promover la regeneración tisular funcional. Además, se interpreta científicamente cómo la alta relación superficie-volumen y la permeabilidad selectiva de estos materiales mejoran la sensibilidad y especificidad en aplicaciones de biosensado.
Los hallazgos principales indican que debido a su arquitectura única y biocompatibilidad, los PPMs han demostrado un potencial significativo en una amplia gama de aplicaciones biomédicas. En el campo del sensado biológico, las propiedades físicas permiten detectar con mayor precisión, mientras que en la ingeniería tisular facilitan procesos regenerativos complejos. Los avances recientes en hidrogeles responsivos, membranas de filtración antifouling y recubrimientos bioactivos subrayan su potencial para la traducción clínica. Estos materiales no solo ofrecen un control preciso sobre la liberación de agentes terapéuticos sino que también establecen interacciones biológicas óptimas necesarias para la integración exitosa con tejidos vivos, demostrando versatilidad en entornos médicos complejos.
A pesar del desarrollo acelerado, persisten limitaciones importantes como el control preciso del tamaño de poro y los compromisos mecánico-biológicos que deben abordarse para avanzar hacia aplicaciones clínicas. La seguridad a largo plazo sigue siendo una preocupación crítica que requiere más investigación antes de su implementación generalizada en medicina regenerativa o terapias inteligentes. Abordar estas limitaciones es fundamental para el futuro del campo, ya que solo superando estos obstáculos se podrá aprovechar plenamente la capacidad de los PPMs para revolucionar las tecnologías diagnósticas y terapéuticas. El trabajo futuro debe centrarse en desarrollar estrategias innovadoras para optimizar la estructura porosa y garantizar la seguridad a largo plazo dentro del cuerpo humano.
تُعد المواد البوليمرية المسامية (PPMs) فئة ناشئة من المواد الحيوية الوظيفية تتميز ببنية مسامية قابلة للتعديل، ومساحات سطحية نوعية عالية، وخصائص فيزيوكيميائية مواتية. وعلى الرغم من إمكاناتها الكبيرة في مجالات مثل أنظمة توصيل الأدوية وهندسة الأنسجة والأجهزة القابلة للزرع، إلا أن تطورها السريع يواجه تحديات جوهرية تشمل التحكم الدقيق في حجم المسام، والمفاضلات بين الخصائص الميكانيكية والبيولوجية، بالإضافة إلى مخاوف تتعلق بالسلامة على المدى الطويل. يهدف هذا الاستعراض إلى تسليط الضوء على تصنيف المواد البوليمرية المسامية إلى فئات غير عضوية وعضوية وهجينة عضوية-غير عضوية، مع التركيز على كيفية تأثير الخصائص الهيكلية على أدائها في التطبيقات الطبية الحيوية ومناقشة آفاقها المستقبلية للانتقال السريري.
يركز هذا العمل على تحليل منهجي لتصميم وتصنيف المواد البوليمرية المسامية، حيث يتم استعراض العلاقة بين الميزات الهيكلية والأداء الوظيفي. يوضح الاستعراض كيف توفر المواد القابلة للتحلل الحيوي والاستجابة للمحفزات إمكانية إطلاق الأدوية بشكل مضبوط ومستهدف مع تقليل الآثار الجانبية في أنظمة توصيل الدواء. كما يستكشف كيفية دعم السقالات القائمة على هذه المواد لالتصاق الخلايا وتكاثرها وترسب المصفوفة خارج الخلية، مما يعزز تجديد الأنسجة الوظيفي. بالإضافة إلى ذلك، يفسر كيف تعزز النسبة العالية بين المساحة والحجم والنفاذية الانتقائية حساسية وكشف المستشعرات الحيوية.
تظهر النتائج الرئيسية أن البنية الفريدة والتوافق الحيوي للمواد البوليمرية المسامية يمنحها إمكانات كبيرة في تطبيقات طبية حيوية متنوعة، بما في ذلك توصيل الأدوية الموجه وهندسة الأنسجة. لقد أثبتت هذه المواد قدرتها على دعم سلوك الخلايا وتعزيز التجديد الوظيفي للأنسجة من خلال سقالات مصممة بعناية. كما أن الخصائص الفيزيائية لهذه المواد تعزز بشكل كبير حساسية وكشف المستشعرات الحيوية، مما يجعلها مثالية للتطبيقات التشخيصية الدقيقة. وتؤكد التطورات الحديثة في الهيدروجيلات الاستجابة والأغشية المرشحة المضادة للتلوث والطلاءات النشطة بيولوجيًا على إمكاناتها الكبيرة للانتقال السريري بنجاح.
على الرغم من التطور السريع، لا تزال هناك تحديات رئيسية يجب معالجتها لتسريع الانتقال إلى التطبيقات السريرية في الطب التجديدي والعلاجات الذكية. تشمل هذه التحديات صعوبة التحكم الدقيق في حجم المسام، والمفاضلات بين الخصائص الميكانيكية والبيولوجية، ونقص البيانات حول السلامة على المدى الطويل. إن معالجة هذه القيود أمر بالغ الأهمية لتطوير هذا المجال؛ حيث يجب أن تركز الأعمال المستقبلية على تطوير تقنيات تصنيع متقدمة لتحسين البنية المسامية وموازنة خصائص المواد وإجراء تقييمات سمية طويلة الأمد شاملة. فقط من خلال التغلب على هذه العقبات يمكن للمواد البوليمرية المسامية تحقيق إمكاناتها الكاملة في revolutionizing التكنولوجيا الطبية الحيوية.