• 高柔顺性: PCL的重复单元中含有五个柔性的亚甲基(-CH₂-)，这使得其分子链非常灵活，是其玻璃化转变温度极低的结构根源。
• 疏水性: 长碳链结构使其具有显著的疏水性，比PLA和PGA更疏水。这导致其吸水率很低，是其水解降解缓慢的原因之一。

• 独特的韧性 (Toughness): 这是PCL最宝贵的宏观性质。它是一种半结晶聚合物，其晶区起到了物理交联点的作用，提供了强度；而其无定形区在室温下处于橡胶态，赋予了材料极高的柔韧性和断裂伸长率（可达700%以上）。这种“刚柔并济”的结构使其成为一种坚韧而非脆性的材料，与PLA形成鲜明对比。
• 极缓慢的降解速率: PCL的降解主要通过酯键的非酶促水解进行，但其高疏水性和高结晶度极大地阻碍了水分子的渗透。因此，其在体内的降解速率非常缓慢，质量完全吸收通常需要2至4年的时间。
• 形状记忆效应 (Shape Memory Effect): PCL是经典的温敏性形状记忆高分子。其熔点(~60°C)可以作为“切换温度”。可以将PCL在高于熔点的温度下塑造成一个永久形状，冷却后，在高于Tg但低于Tm的温度下将其变形为一个临时形状并固定。当再次加热到熔点以上时，材料会自动恢复到其最初的永久形状。

PCL是一种卓越的改性剂，通过共聚或物理共混，可以极大地改善其他生物可降解聚合物的性能，特别是韧性。

PCL作为经典的柔性、疏水和慢降解嵌段，是构建先进生物材料的核心模块。

• PEG-PCL: 这是另一种经典的、应用广泛的两亲性嵌段共聚物。在水中可自组装形成核-壳胶束。其疏水内核由柔性的PCL链构成，相比于刚性的PLA内核，PCL内核具有更高的药物包载率和更低的药物突释。

这是PCL最常见的应用之一，主要作为一种高效的生物可降解增韧剂。

• 增韧PLA: 这是PCL最重要的共混应用。将少量PCL（5-20%）与脆性的PLA进行熔融共混，可以显著提高共混物的抗冲击强度和断裂伸长率，克服PLA的脆性，拓宽其在包装薄膜、纤维和3D打印领域的应用。
• 与淀粉共混: PCL可以作为防水基质与热塑性淀粉(TPS)共混，改善淀粉基材料的力学性能和耐水性，用于制造可降解包装材料。

PCL的保护功能源于其优异的韧性、疏水性和极低的降解速率，使其成为一种长效的、耐用的物理屏障。

PCL基质是实现药物超长效释放的理想选择，可以为内部的活性药物提供长达数月至数年的稳定保护。

• 防止突释: PCL疏水和橡胶态的基质可以有效地将药物分子“锁”在其中，相比于PLA/PLGA，其初始药物突释通常更低。
• 长期稳定的屏障: 其极慢的水解速率意味着PCL基质在很长一段时间内能保持其物理完整性，为需要长期稳定给药的慢性病治疗（如激素替代疗法、精神疾病治疗）提供了可能。

PCL可以作为一种生物可降解的防水涂层，用于保护对水分敏感的材料（如纸张、或降解更快的生物塑料），延长其使用寿命。

PCL是FDA批准的、在人体内有广泛应用的生物可吸收材料，具有优异的生物相容性。

• 生物相容性: PCL及其降解产物在体内通常不会引起显著的炎症或免疫反应。
• 极缓慢的生物可吸收性: 这是PCL区别于PLA和PGA的核心特征。植入体内的PCL器械通过酯键的非酶促水解进行降解，最终分解为6-羟基己酸。这种酸可以进入人体的代谢通路被安全清除。然而，由于其高疏水性和半结晶性，整个降解和吸收过程非常缓慢，通常需要2至4年才能完成。

PCL的慢降解特性使其成为需要长期存在并提供机械支撑的植入式医疗器械的理想选择。

• 组织工程支架: 特别是对于骨、软骨、韧带等愈合和重塑周期非常长的硬组织的再生，PCL支架可以在长达数年的时间内维持其结构完整性和力学强度，为细胞的生长和新组织的形成提供一个稳定的“脚手架”。
• 长效可吸收缝线: PCL与PGA的共聚物（商品名Monocryl®）是一种常用的单丝可吸收缝线，它结合了PGA的初始强度和PCL的慢降解特性，提供了更长的伤口支撑时间。

PCL是构建释放周期长达数月至数年的药物递送系统的首选材料。

• 可植入的给药装置 (Implants): PCL制成的棒状或膜状植入剂，可以通过微创手术植入皮下。这些植入剂可以装载药物（如激素），并在长达数年的时间内以接近零级的速率恒定释放，是长效避孕和激素替代疗法的核心技术。

PCL的优异可加工性（特别是3D打印性能）、韧性和慢降解特性使其成为组织工程领域最受欢迎的材料之一。

• 3D打印支架: PCL的低熔点(~60°C)和良好的熔融稳定性使其非常适合桌面级的熔融沉积成型(FDM) 3D打印机。研究人员可以利用计算机辅助设计(CAD)精确地设计出具有特定孔径、孔隙率和复杂几何形状的支架，以匹配不同组织的再生需求。
• 静电纺丝纤维膜: PCL也易于通过静电纺丝技术制备成纳米/微米级的纤维膜。这种模拟了天然细胞外基质(ECM)形态的支架，非常有利于细胞的粘附和生长。

PCL的毒理学安全性非常高，这主要得益于其缓慢的降解速率。

• PCL高分子: 医用级的PCL聚合物本身被认为是高度生物相容、无毒的。
• 降解产物 (6-羟基己酸): 其唯一的降解产物6-羟基己酸可以进入人体的正常代谢通路被安全清除。

这是PCL相比于PLA和PGA一个非常重要的毒理学优势。

• 温和的降解过程: 由于PCL的降解速率非常缓慢，其酸性降解产物的生成速率也很低。这个速率远低于周围组织液的生理缓冲和清除能力。因此，PCL植入物周围的微环境pH值不会发生显著下降，几乎没有因局部酸性环境而引发急性炎症反应的风险。这使得PCL更适合用于大块的、长期的体内植入。

与所有医用聚酯一样，医用级PCL的安全性取决于其纯度。生产过程中必须严格控制残留的ε-己内酯单体和催化剂（辛酸亚锡）的含量，因为它们都可能具有细胞毒性。

工业上生产高分子量PCL的唯一商业化可行的方法，是通过其环状单体——ε-己内酯(ε-caprolactone)——的开环聚合 (Ring-Opening Polymerization) 来实现的。

这是一个非常成熟和可控的聚合过程：

1. 原料: 主要原料包括ε-己内酯单体（一种七元环状内酯）、催化剂和引发剂。
2. 催化剂与引发剂: 最常用的催化剂是辛酸亚锡 (Sn(Oct)₂)，因为它高效且被FDA批准用于医用聚合物的合成。引发剂通常是含有活性氢的醇类，如丁醇、乙二醇或多元醇。
3. 聚合反应: 将单体、催化剂和引发剂在无水无氧的条件下加热到110-150°C。引发剂的羟基攻击并打开ε-己内酯的环状酯键，形成一个链末端为羟基、另一端为活性中心的链。这个活性中心可以继续攻击下一个单体，使链不断增长。

该方法可以方便地控制聚合物的分子量（通过调节单体与引发剂的比例）和链结构（使用二醇引发剂得到线性PCL，使用三醇或四醇引发剂得到星型PCL）。

• 凝胶渗透色谱 (GPC/SEC): 是测定PCL数均分子量(Mn)、重均分子量(Mw)和多分散指数(PDI)的标准技术。常用的流动相是四氢呋喃(THF)或氯仿。
• 特性粘度 (Intrinsic Viscosity): 在工业质量控制中，也常通过测量PCL在特定溶剂（如氯仿或甲苯）中的稀溶液粘度来间接表征其分子量的大小。

• 核磁共振波谱 (¹H-NMR): 是鉴定PCL化学结构的最直接证据。其谱图非常具有特征性，可以清晰地分辨出重复单元中不同位置的亚甲基质子：~4.1 ppm (三重峰, -O-**CH₂**-), ~2.3 ppm (三重峰, -**CH₂**-C=O), ~1.65 ppm (多重峰, 两个中间的-CH₂-), 和 ~1.4 ppm (多重峰, 中间的-CH₂-)。
• 傅里叶变换红外光谱 (FTIR): 用于快速鉴定。其最强的特征吸收峰是酯基的C=O伸缩振动峰，位于~1725 cm⁻¹。

• 差示扫描量热法 (DSC): 这是表征PCL最重要的技术。通过DSC扫描，可以精确测定其两个标志性的转变温度：极低的玻璃化转变温度(Tg ≈ -60°C)和较低的熔点(Tm ≈ 60°C)。通过熔融峰的积分面积（熔融焓），可以计算出材料的结晶度。

降解速率是PCL最关键的应用性能指标。由于其降解非常缓慢，体外降解实验通常需要数月甚至数年。实验中监测的指标包括质量损失、分子量下降（通过GPC）和力学性能的衰减。

纯PCL的表面是疏水的、生物惰性的，这在某些需要抵抗生物粘附的应用中有优势，但在需要促进细胞生长的组织工程应用中则是一个缺点。因此，PCL在表面工程中主要扮演“被改性的基底”角色。

这是PCL表面改性最主要的目的，旨在增强其与细胞和组织的相互作用。

• 表面水解: 用稀的碱溶液（如NaOH）对PCL表面进行短暂处理，可以水解表层的酯键，在表面生成亲水的羧基(-COOH)和羟基(-OH)。
• 等离子体处理: 用氧气、氨气或空气等离子体处理PCL表面，可以在表面引入极性官能团，并增加表面粗糙度，从而显著提高细胞的粘附和铺展。
• 共混改性: 在3D打印或静电纺丝前，将PCL与亲水性或生物活性填料（如羟基磷灰石、生物玻璃）共混，可以在整个支架材料中引入亲水和成骨位点。

为了使PCL支架能够主动地引导组织再生，需要在其表面固定生物信号分子。

• 固定细胞粘附肽: 在经过活化的PCL表面，共价连接含有RGD序列的短肽，可以特异性地促进特定细胞（如成骨细胞、内皮细胞）的粘附。
• 固定生长因子: 将骨形成蛋白(BMPs)等生长因子物理吸附或共价连接到P-CL支架表面，可以在植入后缓慢释放，局部诱导干细胞向成骨细胞分化，加速骨组织的再生。