材料科学的最新进展极大地扩展了聚合物材料的功能。过去被视为被动结构组件的聚合物，如今被设计成能够响应生物和环境刺激的智能多功能平台[1,2]。其中，聚合物胶束[3]和聚合物水凝胶[4]因其结构可调性、生物相容性以及对生物环境的响应能力而成为最通用且最具影响力的软材料类别。
聚合物胶束是一种纳米级载体，通过靶向递送至特定部位，克服了传统药物递送的局限性[5, [6], [7]]。其核壳结构能够高效封装疏水性药物；亲水壳层（通常为聚环氧乙烷[8,9]/聚乙二醇[10,11]，重复单元为-CH₂-CH₂-O-，分子量范围为1至15 KDa）增强了水溶性，延长了药物在体内的循环时间，并减少了与健康组织的非特异性相互作用。当含有亲水性和疏水性嵌段的两亲性嵌段共聚物自发自组装时，即可形成聚合物胶束[12]。它们通常是球形[13,14]，尺寸在10–100纳米之间，但也存在其他形态，如蠕虫状[15,16]、棒状[17, [18], [19]或立方体状[19,20]的胶束。为控制药物释放，采用了多种稳定策略，如共价交联（核交联[21]、壳层交联[22]、可断裂连接基团[23]）和非共价相互作用（聚离子复合物形成[24,25]、π-π堆叠[26]），以防止药物过早释放。相反，外部刺激也可用于触发胶束解体，从而提高药物向目标组织的递送精度[27,28]。
与此同时，聚合物水凝胶成为高度通用的平台，应用范围远远超出传统药物递送领域，包括靶向治疗[29,30]、注射剂[31,32]、生物传感[33, [34], [35]、组织工程[36,37]和软体机器人[38,39]。这些软材料含有亲水段，使其网络中可以容纳大量（>95%）水[40]。其广泛应用源于其天然功能以及网络结构可根据特定生物医学需求进行调整的便利性。有趣的是，水凝胶在受到外部物理或化学刺激时体积会显著变化或发生凝胶-溶液相变[41,42]。这一特性使水凝胶在溶剂中膨胀的同时保持功能完整性，可用于调节流变行为、作为靶向药物递送的封装基质，以及支持注射系统和生物传感平台的应用。
本文概述了这些材料的关键设计原理，并强调了我们团队在提升其潜力方面所做的贡献。此外，我们还展示了利用RAFT聚合技术设计用于靶向递送疏水性载物的刺激响应型聚合物胶束的工作，实现了对其结构的精确控制。这些胶束可响应pH值、温度、光和氧化还原信号。同时，我们还研究了用于医疗应用的多功能水凝胶，包括可注射的剪切变稀载体、快速止血材料和用于人体运动传感的柔性平台。总体而言，这些进展展示了如何利用精确的聚合物化学来设计出能够应对复杂生物医学和技术挑战的先进材料。
