聚乳酸降解材料的应用领域与降解机理和方法
一、聚乳酸的应用
聚乳酸（PLA）类材料具有很高的附加值，其研究与开发对国民经济的增长和社会的发展具有极其重要的意义。可完全生物降解聚乳酸现已广泛应用于医药、纺织、农业和包装等领域。
1、在医疗领域的应用
用可降解的生物高分子作药物载体长期植入体内后，可以控制药物的释放速度，并实现药物的靶向释放，提高药效。
PLA是骨组织工程中的优选材料之一，在硬骨组织再生、软骨组织再生、人造皮肤、神经修复等方面均可作为细胞生长载体，并取得了令人满意的结果。
聚乳酸类材料用作外科手术缝合线时，由于其具有良好的生物降解性，能在伤口愈合后自动降解并被吸收而无需二次手术。随着伤口的愈合，缝合线缓慢降解。
2、在其它领域中的应用
PLA在富氧及微生物的作用下会自动分解，并最终生成C02和H20而不污染环境。PLA作为可完全生物降解塑料，越来越受到人们的重视。可将PLA制成农用薄膜、纸代用品、纸张塑膜、包装薄膜、食品容器、生活垃圾袋、农药化肥缓释材料、化妆品的添加成分等。
随着 PLA
等可生物降解塑料材料的应运而生，在原有聚乙烯等传统不可降解塑料制品中加入适量PLA
等生物材料制成的塑料制品，既可部分实现生物降解，原有的力学性能又没有明显的改变。这一技术突破为解决废旧塑料制品污染找到了一条新途径，也为塑料
价值链带来了新机遇。生物塑料和普通塑料共混使用，在日本已经比较普遍，如丰田汽车公司的塑料零部件中，30%使用了可生物降解塑料，70%为传统塑料这样既提高了塑料部件的可降解程度，成本增加又不是很大，市场接受起来也相对容
易一些。
二、聚乳酸降解机理和方法
已有研究表明，自然界中目前已知的能够降解聚乳酸的微生物十分有限。通过对不同土壤环境中能够降解聚酯的微生物情况进行评价，结果显示自然界中降解PHB(聚-β-
羟基丁酸酯)、PCL和PTMS(聚四亚甲基琥珀酯)的微生物数量是基本相似的，大约都在0．8％～11％，这能与这些聚酯材料的酯键极易被相关脂肪酶水解有关：而降解PLA的微生物数量则不到0.04％。土壤掩埋的对照实验也显示，PLA在土壤中的降解速度相对比较缓慢，一般需要几年时间。目前，人们通过土壤和菌种库筛选，已经分离到了大约几十种能够降解PLA的菌株，其中大部分降解菌都属于放线菌，例如Amycolatopsis属菌株，Kibdelosporangium aridum和Saccharothrix waywayandensis等。
PLA是乳酸单体之间通过酯键连接的，其降解应该是以酯键的断裂为基础。但研究结果发现，大部分脂肪酶对PLA没有降解作用。
PLA产品废弃后，为了加快其生物降解和实现其有效循环利用，开发PLA的循环处理系统是十分必要的。关于PLA循环利用的方法已经有过一些报道，例如在高于200℃下的温度下促使其分解和水解。随着越来越多PLA降解菌株和酶的发现，人们开始尝试开发PLA废弃物的生物处理系统。
完全生物降解材料聚乳酸的改性及应用 1、聚乳酸 聚乳酸(PLA)是一种具有优良的生物相容性和可生物降解性的合成高分子材料。PLA这种线型热塑性生物可降解脂肪族聚酯是以玉米、小麦、木薯等一些植物中提取的淀粉为最初原料,经过酶分解得到葡萄糖,再经过乳酸菌发酵后变成乳酸,然后经过化学合成得到高纯度聚乳酸。聚乳酸制品废弃后在土壤或水中,30天内会在微生物、水、酸和碱的作用下彻底分解成CO2和H2O,随后在太阳光合作用下,又成为淀粉的起始原料,不会对环境产生污染,因而是一种完全自然循环型的可生物降解材料。 1.1聚乳酸的制备 目前聚乳酸的生产和制备主要有两条路线:(1)间接法即丙交酯开环聚合法(ROP法);(2)直接聚合法(PC法)。两类方法皆以乳酸为原料。丙交酯开环聚合法是先将乳酸缩聚为低聚物,低聚物在高温、高真空等条件下发生分子内酯交换反应,解聚为乳酸的环状二聚体2丙交酯,丙交酯再开环聚合得到聚乳酸,此方法中要求高纯度的丙交酯。直接法使用高效脱水剂使乳酸或其低聚物分子间脱水,以本体或溶液聚合的方式制备聚乳酸。 1.2聚乳酸的基本性质 由于乳酸具有旋光性,因此对应的聚乳酸有三种:PDLA、PLLA、PDLLA(消旋)。常用易得的是PDLLA和PLLA,分别由乳酸或丙交酯的消旋体、左旋体制得。 聚乳酸(PLA)是一种真正的生物塑料,其无毒、无刺激性,具有良好的生物相容性,可生物分解吸收,强度高,不污染环境,可塑性好,易于加工成型。由于聚乳酸优良的生物相容性,其降解产物能参与人体代谢,已被美国食品医药局(FDA)批准,可用作医用手术缝合线、注射用胶囊、微球及埋植剂等。 同时聚乳酸存在的缺点是:(1)聚乳酸中有大量的酯键,亲水性差,降低了它与其它物质的生物相容性;(2)聚合所得产物的相对分子量分布过宽,聚乳酸本身为线型聚合物,这都使聚乳酸材料的强度往往不能满足要求,脆性高,热变形温度低(0146MPa负荷下为54℃),抗冲击性差;(3)降解周期难以控制;(4)价格太贵,乳酸价格以及聚合工艺决定了PLA的成本较高。这都促使人们对聚乳酸的改性展开深入的研究。
生物可降解材料聚乳酸的制备改性及应用 摘要：聚乳酸（PLA）是人工合成的可生物降解的的热塑性脂肪族聚酯，其具有良好的机械性能、热塑性、生物相容性和生物降解性等，广泛应用于可控释材料、生物医用材料、组织工程材料、合成纤维等领域。本文主要介绍了聚乳酸的合成、改性及其在各个领域的应用。关键词：聚乳酸；生物降解；合成；应用 随着大量高分子材料在各个领域的应用，废弃高分子材料对环境的污染有着日益加剧的趋势。处理高分子材料的一些老套方法如焚烧、掩埋、熔融共混挤出法、回收利用等都存在缺陷并有一定的局限性，给环境带来严重的负荷，因此开发环境可接受的降解性高分子材料是解决环境污染的重要途径。而乳酸主要来源于自然界十分丰富的可再生植物资源如玉米淀粉、甜菜糖等的发酵。聚乳酸（polylactide简称PLA)在自然环境中可被水解或微生物降解为无公害的最终产物CO2和H2O，对其进行堆肥或焚烧处理也不会带来新的环境污染[1]。此外聚乳酸及其共聚物是一种具有优良的生物相容性的合成高分子材料。它具有无毒、无刺激性、强度高、可塑性强、易加工成型等特点，因而被认为是最有前途的生物可降解高分子材料[2]。利用其可降解性，也可用作生物医用材料如组织支架、外科手术缝合线、专业包装、外科固定等。 1 生物降解机理[3，4] 生物降解是指高分子材料通过溶剂化作用、简单水解或酶反应，以及其他有机体转化为相对简单的中间产物或小分子的过程。高分子材料的生物降解过程可分为4个阶段：水合作用、强度损失、物质整体化丧失和质量损失。微生物首先向体外分泌水解酶，与可生物降解材料表面结合，通过水解切断这些材料表面的高分子链，生成低相对分子质量的化合物（有机酸、糖等)，然后，降解的生成物被微生物摄入体内，合成为微生物体物或转化为微生物活动能量，在耗氧条件下转化为CO2，完成生物降解的全过程。材料的结构是决定其是否可生物降解的根本因素。合成高分子多为憎水性的，一般不能生物降解，只有能保持一定湿度的材料才有可能生物降解。含有亲水性基团的高分子可保持一定的湿度，宜生物降解，同时含有亲水和憎水基的聚合物生物降解性好。一般分子量大的材料较分子量小的更难生物降解；脂肪族聚合物比相应的芳香族聚合物容易生物降解；支化和交联会降低材料的生物降解性。另外，材料表面的特性对生物降解也有影响，粗糙表面材料比光滑表面材料更易降解。影响可生物降解性的化学因素主要有高分子的亲水性、构型、形态结构、链段的活动性、分子量、高聚物的组成以及上述因素之间的相互关系等。高分子的亲水性越强越易水解，水解酶对酯键、酰胺键和氨基甲酸酯都有较强的作用；无定型态的高聚物比结晶状态容易水解；分子链段越柔顺，玻璃化温度越低，越有利于降解；链段活动性越大，自由体积越大，越容易受到酶的进攻，也就越容易降解；可降解性随着分子量增大而降低；高聚物的组成，如共混、共聚等也影响着高分子的可降解性。一般情况下只有极性高分子才能与酶相吸附并能很好亲和，因此高分子具有极性是生物降解的必要条件。具有生物降解性（包括水解）的分子化学结构有：脂肪族酯键、酞键、脂肪族醚键、亚甲基、氨基、酰氨基、烯氨基、芳香族偶氮基、脲基、氨基甲酸乙酯等。 2 聚乳酸的基本性质
生物可降解塑料的应用、研究现状及发展方向 关键词：可降解塑料，光降解塑料，光和生物降解塑料,水降解塑料, 生物降解塑料 绪论 半个多世纪以来,随着塑料工业技术的迅速发展,当前世界塑料总产量已超过117×108t,其用途已渗透到工业、农业以及人民生活的各个领域并与钢铁、木材、水泥并列成为国民经济的四大支柱材料。但塑料大量使用后随之也带来了大量的固体废弃物,尤其是一次性使用塑料制品如食品包装袋、饮料瓶、农用薄膜等的广泛使用,使大量的固体废弃物留在公共场所和海洋中,或残留在耕地的土层中,严重污染人类的生存环境,成为世界性的公害{1-3}。有资料表明,城市固体废弃物中塑料的质量分数已达10%以上,体积分数则在30%左右,而其中大部分是一次性塑料包装及日用品废弃物,它们对环境的污染、对生态平衡的破坏已引起了社会极大的关注[4]。因此,解决这个问题已成为环境保护方面的当务之急。一般来讲,塑料除了热降解以外,在自然环境中的光降解和生物降解的速度都比较慢,用C14同位素跟踪考察塑料在土壤中的降解,结果表明,塑料的降解速度随着环境条件(降雨量、透气性、温度等)不同而有所差异,但总的而言,降解速度是非常缓慢的,通常认为需要200-400年[5]。为了解决这个问题,工业发达国家采用过掩埋、焚烧和回收利用等方法来处理废弃塑料,但是,这几种方法都存在无法克服的缺陷。进行填埋处理时占地多,且
使填埋地不稳定;又因其发出热量大,当进行焚烧处理时,易损坏焚烧炉,并排出二恶英,有时还可能排放出有害气体，而对于回收利用,往往难以收集或即使强制收集进行回收利用，经济效益甚差甚至无经济效益[6]。 不可降解的大众塑料塑料对地球的危害: （1）两百年才能腐烂。塑料袋埋在地下要经过大约两百年的时间才能腐烂，会严重污染土壤；如果采取焚烧处理方式，则会产生有害烟尘和有毒气体，长期污染环境。 （2）降解塑料难降解。市场上常见的“降解塑料袋”，实际上只是在塑料原料中添加了淀粉，填埋后因为淀粉的发酵、细菌的分解，大块塑料袋会分解成细小甚至肉眼看不见的碎片。这是一种物理降解，并没有从根本上改变塑料产品的化学性质。 （3）影响土壤的正常呼吸。塑料袋本身不是土壤和水体的基本物质之一，强行进入到土壤之后，由于它自身的不透气性，会影响到土壤内部热的传递和微生物的生长，从而改变土壤的特质。这些塑料袋经过长时间的累积，还会影响到农作物吸收养分和水分，导致农作物减产。 （4）易造成动物误食。废弃在地面上和水面上的塑料袋，容易被动物当做食物吞入，塑料袋在动物肠胃里消化不了，易导致动物肌体损伤和死亡因而越来越多的学者提倡开发和应用降解塑料,并将它看作是解决这一世界难题 的理想途径。目前,世界发达国家积极发展降解塑料,美国、日本、德国等发达国家都先后制定了限用或禁用非降解塑料的法规。[7] 可降解塑料的出现，不仅扩大了塑料功能，而且在一定程度上可缓解和抑制环境矛盾，对石油资源是一个补充，而且从合成技术上展示了生物技术和合金化技术在塑料材料领域中的威力和前景，它的发展已经成为世界研究开发的热点。 随着降解技术的完善，降解性能在不断提高而成本在不断降低，可降解
组织工程用聚乳酸系生物可降解高分子材料修饰研究进展 姚芳莲孟继红毛君淑#姚康德# (天津大学化工学院#天津大学高分子材料研究所天津 300072) 聚乳酸(PLA)和聚羟基乙酸(PGA)及它们的共聚物(PLG)为研究得最多的生物分解性脂肪族聚酯。它们已为美国FDA批准可用作外科缝合线及药物释放载体。近年来在组织工程中被广泛用于支架(scaffold)和细胞构建结构物。此类生物降解聚合物随组织重建在体内分步降解吸收。这些材料的本体性能和力学性质与降解速率有关。而材料的表面特性则因其与体内细胞接触而对材料与细胞间的相互作用情况起关键作用，因而对这类植入体内材料的表面修饰就显得特别主要。乳酸类聚合物的表面疏水性强，影响了其与细胞的亲和性，要扩大乳酸系聚合物在组织工程中的应用，对其与细胞亲和力的改进是一关键问题。由于聚乳酸分子链上缺乏反应位点，使得对其进行修饰变得非常困难。一般常用于聚合物表面修饰的方法，如调节材料表面亲水/疏水性及电荷、将细胞粘连因子和细胞增殖因子等生物活性因子固定于材料表面等，对乳酸类聚酯的表面修饰难于奏效。基于物理吸附的修饰方法是由范德华力维持吸附分子与基材间的作用，所以结合力弱，被结合分子易脱落，影响材料的长期使用性能，不能满足应用需要。因而，寻求聚乳酸系聚合物合适的修饰技术，包括用嵌段或接枝聚合方法对其化学结构进行本体修饰、表面修饰或复合改性，从而改善聚乳酸基生物降解材料对目标细胞的亲和性，使其在组织工程相关应用中发挥作用具有重要意义。 1 嵌段共聚物 纤连蛋白细胞粘连微区为精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸(RGD)二肽，它可由含 侧链羧基的乳酸和苹果酸的共聚物而固定化。天冬氨酸与苄醇的80%H 2SO 4 水溶液 于70?C脱水缩合得其L-β天冬氨酸苄酯，将其在硫酸水溶液中与NaNO 2 反应得L-β 苹果酸苄酯(2)，它与溴代乙酰氯在三乙胺存在下，于醚中反应得L-β溴乙酰苄 基苹果酸酯(3)，它在二甲基甲酰胺中与NaHCO 3 反应则得其环状二聚体(BMD)(4)。将它与L-丙交酯(L-LAC)在己酸亚锡催化下于160?C开环聚合而后水解得 PMLA[1]。其中含苹果酸10%，数均分子量为31,700。以二环己基碳二亚胺(DCC)法或氯甲酸酯(ECF)法可将RGD在其薄膜上固定化。以后法为例，固定化量达6.3μg RGD/1mg PMLA。以1.0×105的NIH3T3细胞种植后，在D-MEM基中，37?C 下 5% CO 2 气氛中培养1h, 细胞培养后的薄膜用戊二醛固定化，对照薄膜上粘连细胞仅为种植细胞的1%，而固定化7.29μg后表面粘连细胞数增大30倍。可见利用聚(苹果酸-共-乳酸)侧链上的羧基使聚乳酸表面修饰，利于细胞粘连因子、细胞分化诱导因子和增殖因子固定化。
生物医用材料未来发展趋势 作者：亦云来源：上海情报服务平台发布者：日期：2006-09-07 今日/总浏览：7/6023 组织工程材料面临重大突破 组织工程是指应用生命科学与工程的原理和方法，构建一个生物装置，来维护、增进人体细胞和组织的生长，以恢复受损组织或器官的功能。它的主要任务是实现受损组织或器官的修复和再建，延长寿命和提高健康水乎。其方法是，将特定组织细胞"种植"于一种生物相容性良好、可被人体逐步降解吸收的生物材料（组织工程材料）上，形成细胞――生物材料复合物；生物材料为细胞的增长繁殖提供三维空间和营养代谢环境；随着材料的降解和细胞的繁殖，形成新的具有与自身功能和形态相应的组织或器官；这种具有生命力的活体组织或器官能对病损组织或器宫进行结构、形态和功能的重建，并达到永久替代。近10年来，组织工程学发展成为集生物工程、细胞生物学、分子生物学、生物材料、生物技术、生物化学、生物力学以及临床医学于一体的一门交叉学科。 生物材料在组织工程中占据非常重要的地位，同时组织工程也为生物材料提出问题和指明发展方向。由于传统的人工器官（如人工肾、肝）不具备生物功能（代谢、合成），只能作为辅助治疗装置使用，研究具有生物功能的组织工程人工器官已在全世界引起广泛重视。构建组织工程人工器官需要三个要素，即"种子"细胞、支架材料、细胞生长因子。最近，由于干细胞具有分化能力强的特点，将其用作"种子"细胞进行构建人工器官成为热点。组织工程学已经在人工皮肤、人工软骨、人工神经、人工肝等方面取得了一些突破性成果，展现出美好的应用前景。 例如，存在于脂肪组织基质中的脂肪干细胞(ADSCs)是一类增殖能力强、具有多向分化潜能的成体干细胞，被发现不但具有与骨髓基质干细胞（BMSc）相似的向成骨、软骨、脂肪、肌肉和神经等细胞多分化的能力，而且表达与BMSc相同的表面标志如CD29、CD105、
生物可降解材料项目可行性研究报告 泓域咨询丨规划设计·投资分析
第一章项目绪论 一、项目名称及建设单位 （一）项目名称 生物可降解材料项目 （二）项目建设单位 某某有限公司 二、项目拟建地址及用地指标 （一）项目拟建地址 该项目选址在某某工业园区。 （二）项目用地性质及用地规模 1、该项目计划在某某工业园区建设，用地性质为工业用地。 2、项目拟定建设区域属于工业项目建设占地规划区，建设区总用地面积56667.0 平方米（折合约85.0 亩），代征地面积510.0 平方米，净用地面积56157.0 平方米（折合约84.2 亩），土地综合利用率100.0%；项目建设遵循“合理和集约用地”的原则，按照生物可降解材料行业生产规范和要求进行科学设计、合理布局，
符合生物可降解材料制造和经营的规划建设需要。 （三）项目用地控制指标 1、该项目实际用地面积56157.0 平方米，建筑物基底占地面积38523.8 平方米，计容建筑面积63401.4 平方米，其中：规划建设生产车间51552.1 平方米，仓储设施面积7075.8 平方米（其中：原辅材料库房4267.9 平方米，成品仓库2807.9 平方米），办公用房2471.0 平方米，职工宿舍1403.9 平方米，其他建筑面积（含部分公用工程和辅助工程）898.6 平方米；绿化面积3706.4 平方米，场区道路及场地占地面积13926.9 平方米，土地综合利用面积56157.1 平方米；土地综合利用率100.0%。 2、该工程规划建筑系数68.6%，建筑容积率1.1 ，绿化覆盖率6.6%，办公及生活用地所占比重5.2%，固定资产投资强度3532.5 万元/公顷，场区土地综合利用率100.0%；根据测算，该项目建设完全符合《工业项目建设用地控制指标》（国土资发【2008】24号）文件规定的具体要求。 三、项目建设的理由 表征制造强国的一些指标，如单位制造业增加值的全球发明
生物制药与研究 2018·11 177 Chenmical Intermediate 当代化工研究 浅析可降解生物医用高分子材料 ＊赵芯路 （太原市第二外国语学校 山西 030001） 摘要：医疗废弃物的处理问题，一直困扰着医护人员，虽然国务院于2003年6月发布了《医疗废物管理条例》，但仅限于单纯的处理医 疗废弃物的问题。高分子材料科技的发展，已经将其应用到生活的方方面面，随着医疗废弃物处理的各种问题凸现，势必会形成可降解生物医用高分子材料并大面积应用在医用材料包装、医疗用品废弃物、一次性医疗用品上。本文从作者的角度出发，结合已有的知识结构，大胆探索可降解生物高分子材料在医疗行业的应用及其前景。关键词：可降解；生物材料；高分子材料；医用材料；医疗废物 中图分类号：T 文献标识码：A Brief Analysis of Biodegradable Biomedical Polymer Materials Zhao Xinlu (Taiyuan No.2 Foreign Language School, Shanxi, 030001) Abstract ：Medical waste disposal has been bothering medical staff. Although the State Council issued the "Regulations on Medical Waste Management" in June 2003, it is limited to the simple disposal of medical waste. With the development of polymer materials technology, it has been applied to all aspects of life. With various problems in medical waste disposal, degradable biomedical polymer materials will be inevitably and widely used in medical material packaging, medical waste and disposable medical supplies. From the author's point of view, combined with the existing knowledge structure, this paper boldly explores the application and prospect of biodegradable biopolymer materials in the medical industry. Key words ：degradable ；biological materials ；polymer materials ；medical materials ；medical waste 医疗废弃物的处理问题，一直困扰着医学界。这些废弃物不同于普通的生产或生活垃圾，也不同于一般的医疗产品，处理起来非常麻烦。随着科学技术的发展，各种高科技产品逐步引入医疗行业，缓解医疗行业中的各种难题——可降解高分 苯甲酸和苯甲酸钠的过敏反应和风疹样反应，羟苯甲酯、羟苯丙酯的刺激性和过敏反应，通过对辅料的用量的控制，将由辅料引入的毒性或者刺激性控制在可以接受的范围内。其次，处方中所使用的辅料均具有各自的作用，如防腐作用、抗氧作用、助溶作用等，有些辅料会因为发挥作用而使得含量发生变化，如抗氧剂就是通过与制剂中存在的氧化性物质发生氧化还原反应而起到抗氧剂的作用，其含量会随着反应的发生不断降低，药品研究者需要对抗氧剂的含量进行研究和控制，以保证在整个有效期内其含量始终保持在可以正常发挥作用的范围内。第三，辅料本身在制剂制备或者贮藏过程中由于稳定性等原因含量也会发生变化，比如苯甲醇在贮藏过程中会降解产生苯甲醛，也提示需要对这些辅料的含量进行控制。 成分名称变更前处方变更后处方变化量磷酸吡哆醛丁咯地尔 200g 200g -微晶纤维素100g 86g -4.2%交联酸甲基纤维素钠30g 0-9.0%单硬脂酸甘油酯15g 0-4.5%交联聚维酮015g +4.5%二氧化硅018g +5.4%滑石粉018g +5.4%硬脂酸镁08g +2.4%总和 345g 345g - 表1 制剂处方变更结果 3.案例分析 安乃近注射液的研究结论分析，由于在市面上引起多种类型的不良反应，在国内外都引起了重大关注，瑞典，美国等相继将其撤离市场，大量文献显示，安乃近会引发多种不良反应，卫生部将其中的复方安乃近片淘汰出药品市场，但留下了安乃近片剂以及滴剂及注射剂还在使用，因为其符合药品变更的安全性与稳定性。药品变更要权衡风险与收益成正比，解决临床安全性问题。安乃近注射液中因为存在亚硫酸氢钠含量及苯甲醛，缺乏安全性与稳定性的考察效果，所以，在安乃近注射液的变更研究中不符合药品工艺变更的质量与稳定性的要求。 4.结论 在化学药品注册工作中，申报量在不断增加，其中制剂处方变更以及制剂生产工艺变更的申报量是较多的，所占比例较重，涉及提高药品质量，必须要达到药品安全性、有效性、药剂型的合理性以及规格合理性的技术要求，才能将其批准上市，完成药品的申请注册。 ?【参考文献】 [1]简晓娜,胡明,蒋学华.已上市化学药口服固体制剂处方工艺变更管理探讨[C].中国药学会,2009:765-769. [2]羡冀,罗显锋.盐酸左氧氟沙星注射剂制剂处方工艺及质量评价[C].中华中医药学会,2009:74-78. [3]马逊娜,陈榕,陈美清.贝诺酯片的处方工艺研究[C].中国药学会,2000:270-271. ?【作者简介】 黄波（1983-），男，南京天朗制药有限公司研发部；研究方向：药物制剂相关科研。 上接第176页 下转第178页
生物降解材料的研究现状 摘要：介绍了生物降解材料和光降解材料的研究背景、研究内容、研究成果和应用现状。分析了其产品对环境的改善和不足，提出了对其降低成本、提高性能和扩大应用范围的建议。关键词：生物降解材料；光降解材料；塑料；成本；环境 近年来，塑料生产技术有了很大的发展，塑料已经渗透到人们生产和生活的各个领域，与水泥、钢铁和木材并称四大工业材料。由于塑料本身具有质量轻，耐腐蚀和易于成型加工等优点，使其成为人们不可或缺的材料。然而现在塑料的使用却面临巨大的挑战。在自然界中塑料很难降解，使用后产生大量固体废弃物。目前在处理这些塑料垃圾时大部分采用焚烧和掩埋的方法，但都未能解决污染问题，例如焚烧后产生的一些有毒气体反而进一步导致了污染的扩散；塑料掩埋地下需要近300 年才能够完全降解。另外石油，天然气等能源都已经面临枯竭的危机，全世界的石油储量大约只能再用40 多年，以石油为原料的塑料生产受到很大的阻力。为了减轻废旧塑料对环境的污染和缓解能源危机，多年来人们尝试开发可降解塑料，用以代替普通塑料制品。 随着可生物降解塑料技术的发展,聚乳酸(PLA) 、生物聚酯等生物降解材料的逐渐成熟,将推进塑料制品可生物降解化,为减少废旧塑料制品带来的污染,并为最终实现资源和环境的可持续性发展找到出路。目前可降解塑料的研制开发十分活跃,并部分进入工业化生产,但从总体上看,当前降解仍处于有待于对技术进行更深入研究、提高性能、降低成本、拓宽用途并逐渐推向市场的阶段。本文对生物可降解材料的发展和应用现状进行了简介，并指出其不足。 1 目前各国生物课可降解塑料的应用现状 生物降解塑料[1]不仅在生产过程中有节能减排效果,而且在使用过程也具有环境友好的特征。普通聚烯烃塑料的合成会排放大量CO2 等尾气及污染物,而塑料制品大量使用,尤其是农用薄膜和包装材料又造成了日益严重的白色污染。但生物降解塑料则不然,其原料来源是可以再生的农作物,农作物在生长过程中通过光合作用可以吸收CO2 放出氧气,其制品废弃物可以在掩埋堆肥条件下完全降解成水和CO2 ,无污染物产生。我国已成功开发的新型降解塑料------二氧化
伴随着医疗技术的不断发展和人们生活水平的日益提高，多种类型的医用材料开始在人体组 织中得到广泛应用，医用材料与人体组织之间的相容性、血液相容性和可降解性等问题越来 越受到人们的重视。以下围绕生物可降解材料在生物医学领域中的应用问题进行系统分析与 探讨，首先就生物可降解材料的降解原理进行初步分析，然后根据工艺以及来源标准对生物 医学领域中常见的生物可降解材料进行分类，并介绍部分典型材料在生物医学上应用情况。一、生物可降解材料降解原理 生物可降解材料通过与其接触的体液、有机大分子、酶、自由基、细胞等多种因素的生物学 环境相互作用，经水解、酶解、氧化等一系列反应，逐渐降解成低分子量化合物或单体。再 经过吸收、消化以及代谢反应后，降解产物被排出体外或参加体内正常新陈代谢被人体吸收 的方式完成降解过程。如体液从组织进入生物材料内部或生物材料的某种组分溶解于体液中，材料就会因体积增加而发生膨胀，同时渗出自身物质，这一过程破坏了材料本身的氢键和范 德华力均会使材料产生裂缝或空隙，最终材料在生物学环境下逐步发生化学降解。在临床中，人们希望植入的生物可降解材料同样按照该流程，在生物组织治疗期内全部完成分化降解反应，以免因植入材料而导致机体产生炎症或应激性反应。我们知道，皮肤组织治疗时间通常 在3~10d内，内脏组织治疗时间通常在1~2个月之间，而大器官组织治疗时间则往往需要6 个月甚至更长。可降解生物材料植入人体内后，其降解性能及降解产物对生物学环境、材料 反应及人体反应都造成了非常大的影响，降解速率慢或降解产物滞留时间长，易使人体组织 产生炎症、血栓等不良反应。有研究[6]显示：多数生物可降解材料的降解过程和进度与最佳 预期效果是不相符合的。因此，在生物可降解材料的研究和临床应用中，必须谨慎对待生物 可降解材料的降解相关问题，尤其是降解速率和降解产物。 二、生物可降解材料基本分类与应用 生物可降解材料用于人体，从材料本身和对人体效应2方面需满足严格条件: 易于加工，价格低廉，便于消毒灭菌，确定的降解时间，生物稳定性和力学性能满足植入部位的需要，良好 的组织相容性、血液相容性和力学相容性，无热源反应、遗传毒性、致畸性和致癌性，无刺 激性和致敏性。 目前生物可降解材料可以根据工艺以及来源的不同进行分类，包括天然高分子可降解材料、 微生物合成可降解高分子材料、以及化学合成可降解高分子材料这几种类型[39]。具体分类 和应用概述如下： 1. 天然高分子可降解材料 目前，在生物医学领域中应用较多的天然高分子可降解材料主要包括明胶、胶原、多糖、丝 素蛋白几种类型。
生物降解高分子材料研究 [摘要] 本文作者对天然高分子材料、微生物合成高分子材料、化学合成高分子材料及掺混型高分子材料四类生物降解高分子材料进行了综述，并对可生物降解高分子材料在包装、餐饮业、农业及医药领域的应用作了简要介绍。 [关键词] 生物降解；高分子材料；应用 塑料是应用最广泛的高分子材料，按体积计算已居世界首位，由于其难以降解，随着用量的与日俱增，废弃塑料所造成的白色污染已成为世界性的公害。意大利、德国、美国等国家已率先以法律形式，规定了必须使用降解性塑料的塑料产品范围；我国目前的塑料生产和使用已跃居世界前列，每年产生几百万吨不可降解的废旧物，严重污染着环境和危害着我们的健康。可见开发可降解高分子材料、寻找新的环境友好高分子材料来代替塑料已是当务之急。 降解高分子材料是指在使用后的特定环境条件下，在一些环境因素如光、氧、风、水、微生物、昆虫以及机械力等因素作用下，使其化学结构能在较短时间内发生明显变化，从而引起物性下降，最终被环境所消纳的高分子材料。根据降解机理的不同，降解高分子材料可分为光降解高分子材料、生物降解高分子材料、光一生物降解高分子材料、氧化降解高分子材料、复合降解高分子材料等，其中生物降解高分子材料是指在自然界微生物或在人体及动物体内的组织细胞、酶和体液的作用下，使其化学结构发生变化，致使分子量下降及性能发生变化的高分子材料。生物降解高分子材料的应用广泛，在包装、餐饮业、一次性日用杂品、药物缓释体系、医学临床、医疗器材等诸多领域都有广阔的应用前景所以开发生物降解高分子材料已成为世界范围的研究热点。 1 生物降解高分子材料的分类 根据生物降解高分子材料的降解特性可分为完全生物降解高分子材料(Biodegradable materials)和生物破坏性高分子材料(或崩坏性，Biodestructible materials)；按照其来源的不同主要分为天然高分子材料、微生物合成高分子材料、化学合成高分子材料和掺混型高分子材料四类。 1．1 天然高分子材料 天然高分子物质如淀粉、纤维素、半纤维素、木质素、果胶、甲壳素、蛋白质等来源丰富、价格低廉，特别是天然产量居首位的纤维素和甲壳素，年生物合
生物可降解塑料的研究现状 摘要：生物可降解材料因其具有可降解的特性越来越受到人们的关注。本文主要介绍生物可降解塑料的应用背景，塑料的最新研究及其成果。其中可降解塑料包括淀粉基高分子材料、聚乳酸和PHB。 关键词：生物可降解塑料白色污染淀粉基材料聚乳酸PHB 现代材料包括金属材料、无机非金属材料和高分子材料作为现代文明三大支柱（能然、材料、信息）之一在人类的生产活动中起着越来越重要的作用。[1]传统的高分子塑料在给国民经济带来快速发展，人民生活带来巨大改变的同时也给人类的生存环境带来了巨大的破坏。当今社会“白色污染”的问题变得越来越受关注。这类塑料由于在自然环境下难以降解处理，以致造成了城市环境的视觉污染，同时由于它们不能像草木一样被生物降解，还常常引起动物误食，并造成土壤环境恶化。塑料制品在食品行业中广泛使用，高温下塑料中的增塑剂、稳定剂、抗氧化剂等助剂将渗入到食物中，会对人的肝脏、肾脏及中枢神经系统造成损害。塑料的大量使用必然会带来如何处理废弃塑料的难题。传统的塑料处理方法主要包括直接填埋、焚烧、高温炼油等方法。这些处理方法不仅对环境造成破坏，同时也对人类健康构成巨大威胁。石油、天然气等能然已面临危机，以石油为原料的塑料生产将受到很大的阻力。为了减少废弃塑料对环境的污染和缓解能然危机，多年来人们努力开发生物可降解材料，用以替代普通塑料。生物可降解塑料是指一类由自然界存在的微生物如细菌、霉菌（真菌）和藻类的作用而引起降解的塑料。理想的生物降解塑料是一种具有优良的使用性能、废弃后可被环境微生物完全分解、最终被无机化而成为自然界中碳素循环的一个组成部分的高分子材料。生物降解过程主要分为三个阶段：（1）高分子材料表面被微生物粘附；（2）微生物在高分子表面分泌的酶作用下，通过水解和氧化等反应将高分子断裂成相对分子量较低的小分子化合物；（3）微生物吸收或消化小分子化合物，经过代谢最终形成二氧化碳和水。 一、生物可降解材料的种类 按照原料组成和制造工艺不同可分为以下三种：天然高分子及其改性材料、微生物合成高分子材料和化学合成高分子材料。天然高分子中含量最丰富的资源包括纤维素、甲壳素、木质素、淀粉、各种动植物蛋白质以及多糖类等，他们具有多种官能团，可通过物理或化学的方法改性成为新材料，也可通过物理、化学及生物技术降解成单体或低聚物用作能源及化工原料。微生物合成高分子降解塑料是由生物发酵方法制的一类材料。 二、最新研究成果及其应用 2.1天然高分子及其改性材料 天然合成高分子降解塑料天然高分子大多数可以生物降解，但热学、力学性能差，不能满足工程材料的性能要求。通过对天然高分子改性可以得到能有实用价值的天然高分子降解塑料。其中天然高分子聚合物降解塑料包括淀粉、纤维素、木质素、多糖以及蛋白质等为基材的复合材料。淀粉是植物经光合作用而形成的碳水化合物，由于其来源广泛、价格低廉、降解后仍以二氧化碳和水的形式回归到自然，被认为是完全没有污染的可再生能源，以淀粉基高分子材料的塑料制品已在非食用领域得到了广泛的开发和研究。 淀粉基高分子材料包括淀粉填充塑料和完全淀粉基塑料。其中，淀粉基填充塑料主要是指以淀粉作为填充剂，与PE、PP等通用塑料共混。[2]传统的淀粉填
生物降解高分子材料——聚乳酸 摘要：生物降解材料聚乳酸的性质及其制备方法的研究进程，其中主要介绍了通过开环聚合反映制取聚乳酸的方法以及聚乳酸易降解的特性，此外还讲了我国在聚乳酸方面的研究，最后介绍了聚乳酸在医药等方面的重大应用以及聚乳酸的发展前景。 关键词：环境材料生物降解聚乳酸前景 正文： 人类经济和社会的发展常常以扩大开发自然资源和无偿利用环境作为发展模式，这一方改造了空前巨大的物质财富和前所未有的社会文明，另一方面也造成了全球性自然环境的破坏。资源与能源是制造材料和推动材料发展的两大支柱。同时，材料的生产和使用过程也会带来众多的环境问题。因而，传统材料的生态化和开发新型生态材料以缓解日益恶化的环境问题，即材料与环境如何协调发展的问题日益受到人们重视，出现了“环境材料（ecomaterial）”的概念和环境材料学这一新兴的交叉学科，要求材料在满足使用性能要求的同时具有良好的全寿命过程的环境协调性，赋予材料及材料产业以环境协调功能。环境材料是未来新材料的重要方面之一。开发既有良好的使用性能，又具有较高的资源利用率，且对生态一步发展，能够更有效地利用有限的资源和能源，尽可能地减少环境负荷，实现材料产业和人类社会的可持续发展。 随着人类驾驭自然的本领按几何级数增长,向自然环境摄取的物质和抛弃的废弃物就越多。人类对自然环境的影响和干预越大,自然
环境对人类的反作用就越大［1］。当自然环境达到无法承受的程度时,在漫漫岁月里建立起来的生态平衡,就会遭到严重的破坏。材料的性能在很大程度上决定于环境的影响，环境包括“社会环境”和自然环境。其中人所组成的社会因素的总体称为社会环境。自然因素的总体称为自然环境，目前认为是以大气、水、土壤、地形、地质、矿产等一次要素为基础，以植物、动物、微生物等作为二次要素的系统的总体。为了得到更好的环境，开始从不同的环境材料开始研究.。 一、聚乳酸的合成与制备方法 乳酸的直接缩合是作为早期制备PLA的简单方法，但一般只能得到低聚物(数均分子量小于5000，分子量分布约2.0)，而且聚合温度高于180℃时，通常导致产物带色。到目前为止，PLA主要是通过LA 的开环聚合制得。依据引发剂的不同，LA的开环聚合可分为正离子聚合、负离子聚合和配位聚合。目前，聚乳酸以乳酸或其衍生物乳酸酯为原料(最常见的是采用左旋乳酸为原料)，通过化学合成得到聚合物。高力学性能的聚乳酸是指旋光纯度高的聚L酸(PIJA)，单体为￡一乳酸。合成工艺大致可以分为间接合成法和直接合成法。直接合成法，也被称作一步聚合法，是利用乳酸直接脱水缩合反应合成聚乳酸。直接法优点操作简单，成本低。缺点乳酸纯度要求高，反应时间长，反应温度控制要求严格［2］。 LA正离子开环聚合是烷氧键断开，每次增长是在手性碳上，因此外消旋成了不可避免的，而且随聚合温度的升高而增加。另外的不足之处在于：能引发LA正离子聚合的引发剂不多，而且难以得到高
生物可降解材料聚乳酸结晶行为研究进展 任 杰*,杨 军,任天斌 (同济大学材料科学与工程学院纳米与生物高分子材料研究所,上海 200092) 摘要:聚乳酸是一种具有良好生物相容性、可生物降解的热塑性脂肪族聚脂,是一种环境友好材料。聚乳 酸的结晶性能对其力学性能和降解速率有着重要的影响,因而其结晶行为也逐渐成为人们研究的热点。本文 针对聚乳酸的结晶行为综述了聚乳酸及其共混、共聚体系的最新研究进展。 关键词:聚乳酸;共聚;共混;结晶 目前,生物医用高分子材料作为功能高分子材料的分支之一,发展非常迅速,广泛用作组织工程材料、人体器官、药物控制释放材料、仿生智能材料等。其中聚乳酸因具备良好的生物相容性、生物降解性、以及易加工性,在医学和包装材料等方面有着广泛的应用,是最有前途的可生物降解高分子材料之一。但是聚乳酸均聚物也存在不少缺陷,如亲水性差,力学强度低、韧性较差等。为了改善聚乳酸的这些性能,国内外许多学者对其进行了大量的共聚、共混改性研究。 除化学结构因素外,聚合物结晶和形态的不同,同样会导致各种性能的差异,而高聚物的结晶也始终是高分子领域研究的重要课题之一。聚乳酸的结晶性能对其力学性能和降解性能有着重要的影响。因此,研究影响聚乳酸结晶和形态的因素聚乳酸及其共聚、共混物的结晶行为,不论在理论方面,还是在实际应用方面,都将是十分有意义的。 根据立体构型的不同,聚乳酸(PLA)可以分为聚左旋乳酸(PLLA)、聚右旋乳酸(PDLA)和聚消旋乳酸(PDLLA)三种。其中,常用易得的是PLLA和PDLLA。PLLA是半结晶性的,T g为50~60 ,T m为170 ~180 ,而PDLLA是无定型的透明材料,T g为50~60 。因此本文主要对聚左旋乳酸(PLLA)的结晶行为,及共聚、共混改性对其结晶行为影响的最新研究进展进行综述。 1 聚左旋乳酸(PLLA)的结晶 PLLA的结晶行为不仅受其分子量及分子量分布的影响,还受诸多外在因素的影响,如冷却速率、结晶温度等。Tadakatu和Toru[1]运用DSC和POM等手段系统研究了PLLA的结晶特征。在非等温结晶过程中,冷却速率影响PLLA晶体的成核机理、最终的结晶度和晶体的形态。PLLA结晶度随着冷却速率的降低而显著增加,在冷却速率为3 5 min时结晶度仅为0 10,而冷却速率降至0 5 min时结晶度可达0 56。PLLA球晶尺寸在较低的冷却速率下(<2 min)随冷却速率的降低而增大。等温结晶测试表明,在105 时PLLA(M w=200000)有最大的结晶速率,且结晶速率随着PLLA分子量降低而增加;但是PLLA 最大的球晶增长速率出现在120 ,约为3 0 m min-1。Iannace等[2]研究表明,在等温结晶过程中,对于所有的结晶温度T c,PLLA的Avrami指数均接近3,表明PLLA晶体的生长方式是三维的,为典型的球晶生长特征。PLLA的半结晶期t1 2受T c影响很大。而等温和非等温方法的联合运用可以在更宽的温度范围内测量PLLA球晶的生长速率[3]。 基金项目:上海市重点基础研究资助项目(05DJ14006),上海市科委纳米专项资助项目(0552nm029); 作者简介:任杰(1965-),男,教授,博士生导师,主要研究方向为生物可降解高分子材料和聚合物纳米复合材料; *通讯联系人:T el:021 ********;Fax:021 ********;E mail:renjie65@https://www.doczj.com/doc/601871655.html,.
新型绿色生物可降解高分子材料——聚乳酸 作者：杨秀英， 封禄田， 王晓波， 张德庆， 高志博， YANG Xiu-ying， FENG Lu-tian， WANG Xiao-bo， ZHANG De-qing， GAO Zhi-bo 作者单位：杨秀英,张德庆,YANG Xiu-ying,ZHANG De-qing(齐齐哈尔大学,化学与化学工程学院,黑龙江,齐齐哈尔,161006)， 封禄田,王晓波,高志博,FENG Lu-tian,WANG Xiao-bo,GAO Zhi-bo(沈 阳化工学院,应用化学学院,辽宁,沈阳,110142) 刊名： 高师理科学刊 英文刊名：JOURNAL OF SCIENCE OF TEACHERS' COLLEGE AND UNIVERSITY 年，卷(期)：2009,29(2) 被引用次数：5次 参考文献(14条) 1.Hideto Tsuji;Kimika Sumida PolylactideⅤEffects of storage in swelling solvent physical properties and structure of poly-lactide 2001(79) 2.史铁钧;董智贤聚乳酸的性能、合成方法及应用[期刊论文]-化工新型材料 2000(05) 3.杨帆;陈一岳;林茵聚乳酸的降解性能及其微球剂的研究[期刊论文]-实验研究 2002(05) 4.马强;杨青芳;姚军燕聚乳酸的合成研究[期刊论文]-高分子材料科学与工程 2004(03) 5.汪朝阳;赵耀明熔融-固相缩聚法中固相聚合对聚乳酸合成的影响[期刊论文]-材料科学与工程 2002(03) 6.S Keki I;Bodnar J;Borda Fast Microwave-Mediated BulkPolycondensation of D,L-Lactic Acid.Macromolecular Rapid Communication 2001(22) 7.Stevels W M Block copolymers of poly (lactide)and poly (caprolactone)or poly (ethylene glycol)prepared by reactive ext rusion 1996(08) 8.周晓军聚乳酸的合成研究[学位论文] 2007 9.李永振;贺继东;李阳聚乳酸的化学合成与应用[期刊论文]-化学推进剂与高分子材料 2007(05) 10.魏军聚L-乳酸的合成研究 2005 11.王俊凤;张军;张学龙聚乳酸合成的研究进展[期刊论文]-化工时刊 2007(06) 12.米小娟;刘东方聚乳酸的合成方法[期刊论文]-科技动态 2006(10) 13.郝国庆可降解高分子材料聚乳酸综述[期刊论文]-太原科技 2006(10) 14.陈景华绿色环保型材料聚乳酸的应用研究[期刊论文]-印刷工业 2005(01) 本文读者也读过(2条) 1.孙启坡.苗园绿色高分子材料--聚乳酸[期刊论文]-化工时刊2004,18(5) 2.翟美玉.彭茜.ZHAI Mei-yu.PENG Qian生物可降解高分子材料[期刊论文]-化学与黏合2008,30(5) 引证文献(5条) 1.陈佳佳.瞿金平.刘环裕.刘伟峰.陈惠灼.翟术风.黄锦涛叶片挤出机制备TPU增韧PLA复合材料的性能与形态[期刊论文]-塑料 2013(2) 2.许文殊.罗祥林聚乳酸降解材料的绿色化学合成[期刊论文]-中国组织工程研究与临床康复 2011(3) 3.钟荣.王华昆.那兵增塑聚乳酸结晶形态与机理研究[期刊论文]-昆明理工大学学报（理工版） 2010(5) 4.孙电电.陆荣绿色包装材料的研究进展[期刊论文]-科技信息 2010(36) 5.吴慧昊乳酸及其衍生物国内外发展现状及应用研究[期刊论文]-西北民族大学学报（自然科学版） 2010(2)
(此文档为Word格式，下载后可以任意编辑修改！）（文件备案编号：） 可行性研报告 项目名称： 组织申报单位： 法人代表：手机：联系电话：网址：单位地址： 申报时间：
生物降解塑料项目可行性研究 报告 生物降解塑料是指一类由自然界存在的微生物如细菌、霉菌（真菌）和藻类的作用而引起降解的塑料。理想的生物降解塑料是一种具有优良的使用性能、废弃后可被环境微生物完全分解、最终被无机化而成为自然界中碳素循环的一个组成部分的高分子材料。“纸”是一种典型的生物降解材料，而“合成塑料”则是典型的高分子材料。因此，生物降解塑料是兼有“纸”和“合成塑料”这两种材料性质的高分子材料。 生物降解塑料又可分为完全生物降解塑料和破坏性生物降解塑料两种。 破坏性生物降解塑料当前主要包括淀粉改性（或填充）聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚氯乙烯PVC、聚苯乙烯PS等。 完全生物降解塑料主要是由天然高分子（如淀粉、纤维素、甲壳质）或农副产品经微生物发酵或合成具有生物降解性的高分子制得，如热塑性淀粉塑料、脂肪族聚酯、聚乳酸、淀粉/聚乙烯醇等均属这
类塑料。 从原材料上分类，生物降解塑料至少有以下几种： 聚己内酯（PCL） 这种塑料具有良好的生物降解性，熔点是62℃。分解它的微生物广泛地分布在喜气或厌气条件下。作为可生物降解材料可把它与淀粉、纤维素类的材料混合在一起，或与乳酸聚合使用。 聚丁二酸丁二醇酯（PBS）及其共聚物 以PBS（熔点为114℃）为基础材料制造各种高分子量聚酯的技术已经达到工业化生产水平。日本三菱化学和昭和高分子公司已经开始工业化生产，规模在千吨左右。 中科院理化研究所也在进行聚丁二酸丁二醇酯共聚酯的合成研究。目前中科院理化研究所已经和山东汇盈公司合作建成了年产25000吨的PBS及其聚合物的生产线、广东金发公司建成了年产1000吨规模的生产线等。清华大学在安庆和兴化工有限公司建成了年产10000吨PBS及其共聚物的生产线。 聚乳酸（PLA） 美国Natureworks公司在完善聚乳酸生产工艺方面做了积极有效的工作，开发了将玉米中的葡萄糖发酵制取聚乳酸，年生产能力已达1.4万吨。日本UNITIKA公司，研发和生产了许多种制品，其中帆布、托盘、餐具等在日本爱知世博会被广泛使用。 我国目前产业化的有浙江海生生物降解塑料股份有限公司（规模5000千吨/年生产线），正在中试的单位有上海同杰良生物材料有限