聚赖氨酸（PL）是一类由人体必需赖氨酸衍生而来的阳离子聚合物，兼具良好的生物相容性、可修饰性和抗菌活性，近年来在生物医学领域受到广泛关注。现有工作主要集中于某一特定研究方向，尚未有文献能够系统梳理PL的合成、结构、性能与应用，更缺少系统评述线形、树枝状和超支化等不同拓扑结构的PL。因此，有必要从不同拓扑结构出发，系统梳理PL的结构特征、功能机制及应用前景，为其进一步发展成为高性能、多功能的生物材料提供参考。

  近期，浙江大学高长有教授团队在国际权威综述期刊Progress in Polymer Science上发表题为《Polylysine and Its Derivatives: Structures, Functions, and Applications》的综述文章。该文章系统综述了包括线形、树枝状和超支化等不同拓扑类型PL的合成方法、结构改性、理化性质及抗菌机制等方面的研究进展，并总结了其在生物医学和工业领域的应用，包括递送系统、组织再生、食品保鲜、交联剂、分子成像、表面改性和医疗器械等（图1）。最后，讨论了下一代PL基材料在功效优化、安全性提升和实际应用可行性方面面临的挑战。该综述第一作者为浙江大学高分子系博士生刘笑庆，研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、经血管植入器械全国重点实验室、111项目和浙江大学超分子高分子生物材料海外学术大师联合实验室的资助。

图1 综述主要架构

  虽然赖氨酸单体存在左旋和右旋两种构型，但出于对降解性和累积毒性的考虑实际应用中绝大部分场景下都是使用的左旋PL，其又可进一步根据拓扑结构和参与反应的碳原子位置分为线形（主要是α-PLL和ε-PL）、树枝状（DPL）和超支化（HBPL）不同类型（图2）。其中ε-PL主要依赖微生物发酵制备，具有较好的安全性和产业化基础，已广泛用于食品防腐，但其分子量、产量和纯度易受菌株及发酵条件影响。α-PLL通常通过NCA开环聚合获得，放大生产门槛较高，但结构规则、分子量可调控性强。DPL具有规整的树突状结构、表面氨基密集、内部具有空腔，适合精细化功能设计，然而需要复杂的逐代合成方法。HBPL则可通过一步热缩聚等方式合成，兼具高氨基密度、抗菌活性和规模化生产潜力。不同拓扑结构决定了PL在电荷密度、链柔顺性、稳定性、降解性、生物相容性和抗菌能力等方面的差异，也为其面向不同应用场景的功能设计提供了基础。

图2 典型PL分子结构

  依托阳离子特性、良好的可修饰性和生物安全性，PL已在包括递送载体、组织工程和再生医学（神经、骨、肠炎、伤口等疾病模型）、食品防腐、交联剂和粘合剂、分子探针和医学成像、表面修饰在内的广泛研究中受到青睐，也在医疗器械产品中得到应用。在所有PL类别中，ε-PL是应用最成熟的一个，具有明确的抗菌活性和工业化生产能力，特别适合食品保鲜和抗菌应用。α-PLL具有线形肽主链和丰富的侧链氨基，可用于药物/基因传递（图3）和表面修饰，但其细胞毒性和可降解性需要仔细调控。DPL由于其树突结构、内部空腔和高结构精度，在纳米载体和主客体递送系统中优势显著。相比之下，结合了高氨基密度和易于合成优势的HBPL，在大宗生物材料（如抗菌伤口敷料，图4）领域的应用具有更大的吸引力。这些结构依赖的优势表明，PL的未来发展应该以特定应用的分子设计为指导，而不是简单的材料替代。

图3 α-PLL在基因递送中的典型应用

图4 HBPL在抗菌伤口敷料中的典型应用

  尽管PL在食品工业和生物医学领域已经展现出良好的应用价值，但其进一步发展仍需要解决若干关键问题。对于ε-PL而言，未来应重点提升发酵生产效率、批次一致性、分子量可控性和下游纯化水平，同时进一步降低内毒素及杂质残留，以满足更高标准的生物医用需求。对于α-PLL、DPL和HBPL等化学合成PL，结构精确控制、绿色低成本合成、规模化制备和质量标准建立仍是产业转化中的重要挑战。更详细的体内安全性研究（包括吸收途径、体内降解、代谢清除、长期蓄积和免疫反应等）有待系统展开。除膜破坏理论之外的对抗菌机制的深层理解也需要进一步探究。未来，PL材料的发展应从单一性能优化转向“结构-性能-功能-应用”一体化设计，结合可控聚合、分子模拟、功能化改性、标准化生物评价和真实应用场景验证，推动其在抗感染治疗、组织再生、药物递送和医疗器械等领域实现更高水平的临床转化和产业应用。

总结/团队介绍：

  该综述是结合过去10年的文献报道和高教授团队近年来的研究成果后扩展开的。在前期研究中，该团队开展了一系列PL相关的生物材料研究，包括HBPL的初步抗菌机制（Biomaterials, 2022, 286, 121597）和抗群体感应机制（Chemical Engineering Journal, 2022, 436, 135130），以及HBPL在牙种植体（Biomaterials, 2021, 269, 120534）、伤口敷料（Bioactive Materials, 2024, 34, 269）、中心静脉导管（Chemical Engineering Journal, 2025, 509, 161402）和关节炎治疗凝胶（Nano Today, 2024, 59, 102507）等领域的应用。此外，该团队还依托浙江大学绍兴研究院和博慧（浙江）生物技术有限责任公司开展了PL相关基础产品的转化工作，成功实现了PL的高纯度公斤级合成，并且获得了皮肤黏膜抗菌剂、液体创口贴、牙科根管润滑清洗剂等多项慧清宁系列产品（“消字号”或医疗器械产品）的注册证。

  原文链接：https://doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2026.102151