研究报告
中国酿造
2018年第37卷第4期
总第314期’93’植物乳杆菌生物合成苯乳酸条件优化研究
李明华S孟秀梅w
(1.江苏食品药品职业技术学院，江苏淮安223003;2.江苏食品加工工程技术研究开发中心，江苏淮安223003)
摘要：以苯丙酮酸为底物，以植物乳杆菌静息细胞为催化剂，对苯乳酸生物合成条件进行了优化。试验首先确定了不同因素对苯乳酸产量的影响，然后通过正交试验优化了最佳合成条件。结果表明，细胞培养时间为18 h时催化活性最高，且在温度为35 T；，pH 为6.5,静息细胞、苯丙酮酸和葡萄糖质量浓度分别为80 g/L、3.0 g/L和4.0 g/L的催化条件下，经过4 h转化，苯乳酸产量达到最高，为
1.68 g/L。在最优条件下，静息细胞重复利用4次，苯乳酸产量没有显著降低，表现出了植物乳杆菌转化苯丙酮酸合成苯乳酸的良好稳
定性。
关键词:植物乳杆菌;苯乳酸;静息细胞;优化
中图分类号：Q939.11 文章编号：0254-5071 (2018)04-0093-05 doi:10.11882/j.issn.0254-5071.2018.04.018
Optimization o f b ioconversion conditions for phenyllactic acid production by Lactobacillus plantarum
LI M inghua1, M EN G X ium ei1,2
(J.Jian^g^su F ood a nd Pharmaceutical Science College, Huai'an 223003, China;
2.Jiangsu E ngineering Research an d D epartm ent Center fo r F ood Processing，Huai'an 223003, China)
A bstract： Phenyllactic acid (PLA) was produced i^om phenylpyruvic acid (PPA) as substrate with resting cells o f Lactobacillus plantarum as catalyst. Firstly，the factors influencing PLA yield were investigated by single factor tests，and then the bioconversion conditions were optimized by orthogonal experiments. The results indicated that the cells had the highest catalytic activity after culturing for 18 h，and the optimum conditions for PLA produc-tion were as follows: temperature 35 ^，pH 6.5, and the concentrations o f resting cells，PPA and glucose were 80 g/L，3.0 g/L and 4.0 g/L，respectively，and the PLA yield was the highest o f 1.68 g/L after conversion for 4 h. Under these optimized conditions，after four recycles o f resting cells，the PLA yield was not reduced significantly，indicating a good stability in the conversion o f PPA to PLA by L. plantarum.
Key w ords：Lactobacillus plantaium; phenyllactic acid; resting cell; optimization
苯乳酸(phenyllactic acid，PLA)又被称为芦-苯乳酸或3-苯基乳酸，是一种安全、高效的生物防腐剂，能够广泛抑 制食品中致病性及腐败性微生物的生长繁殖[1]。与其他生 物防腐剂相比，苯乳酸还具有诸多优点，如易溶、易在食 品中扩散、对酸和热稳定性高等[2]，可广泛应用于食品加 工行业中。
目前，已发现多个种属的微生物可合成苯乳酸，如白 地霉[3]、丙酸菌[4]、片球菌[5-6]、芽孢杆菌[7]和乳酸菌等[8]。其中，作为重要的益生菌，乳酸菌应用历史悠久且安全性高，已成为合成苯乳酸的研究热点。近年来，已有多名学者应用干 酪乳杆菌(Lactobacillus casei)[9]、清酒乳杆菌(Lactobacillus saiei)间和植物乳杆菌（Lactobacillus plantarum)[11-12]等乳酸 菌菌株发酵合成苯乳酸，产量多在2.0 g/L以下。在微生物 发酵过程中，发酵液成分复杂，产物后期提取困难，且高 浓度的底物和产物都可抑制菌体生长，最终影响到苯乳酸 产量。而静息细胞转化法是在反应体系中，以微生物细胞 作为催化剂，将外源底物进行结构修饰的一种转化方法。
收稿日期：2018-01-26 修回日期：2018-04-11
基金项目：江苏省高校自然科学研究面上项目（16KJB180033)在静息细胞转化过程中，菌体不再生长繁殖，反应体系副 产物少，产物易分离纯化，且反应专一性强、转化效率高、反应时间短，反应条件更易控制?。本研究尝试应用植物 乳杆菌静息细胞作为催化剂，转化苯丙酮酸(phenylpyruvic acid，PPA)合成苯乳酸，并对其反应条件进行优化。
1材料与方法
1.1材料与试剂
1.1.1菌株及试剂
植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum) RF-16:分离自泡菜中[14]，于本实验室保存；苯乳酸标准品、苯丙酮酸（分析 纯），三氟乙酸(色谱纯）：上海阿拉丁试剂公司；甲醇(色谱 纯):德国默克公司;其他主要化学试剂为市售分析纯。
1.1.2培养基
MRS液体培养基：蛋白胨10.0 g/L，牛肉膏10.0 g/L，酵 母膏5.0 g/L，葡萄糖20.0 g/L，NaAc.3H〇 5.0 g/L，K2HP〇4 2.0 g/L，柠檬酸三铵2.0 g/L，MgS〇4.7H2O 0.2 g/L，吐温-80 1 mL，MnS〇4.4H2O 0.05 g/L，pH 6.2?6.4。在以上液体培养
作者简介:李明华(1977-),男，讲师，博士,主要从事天然产物活性成分研究的工作。
生物医用高分子微球的制备与应用 陈瑜陈明清**刘晓亚杨成 (无锡轻工大学化学与材料项目学院无锡 214036> 高分子微球以其分子结构的可设计性吸引了越来越多的科学工作者的兴趣，进而更加快了其开发应用的步伐。美国等西方发达国家在这一研究领域起步较早，技术力量已相当强。日本在这一研究领域中投入大量人力和财力，获得了众多的成果与专利。近年来我国也有不少的科研人员开始从事该领域的研究，并取得了一定的成果，但总的来说与国外相比仍有差距。 高分子微球可以通过选择聚合单体和聚合方式从分子水平上来设计合成和制备，并且可以比较方便地控制其尺寸的大小和均一性，使之具有所需要的特定性能与功能。这种微观结构和性能的可设计性，使得高分子微球在对材料特性要求较高的生物医学领域中显示出巨大的发展潜力。本文拟对近几年来报道的几种核-壳复合型高分子微球制备方法以及高分子微球在生物技术和医学诊治方面的应用加以综述。 1 生物医用高分子微球的制备方法 生物医用高分子微球通常为核-壳复合结构，其中壳层具有生物活性或对特定环境有亲合性，而核作为这类活性大分子的载体，使微球具有一定的稳定性；或者，核为具有一定生物功能性的高分子，而壳层作为保护层，维持核内物质的活性。 图1 大分子单体法合成微球 1.1 大分子单体法(Macromonomer Method> 大分子单体具有确定的分子量和明确的结构，所以近来被广泛地用来制备高分子微球。首先将某一单体聚合成有一定聚合度的低聚物，再在低聚物上引入一具有聚合反应活性的基团(如碳碳双键等>，制得具有确定分子量的大分子单体。然后在含有大分子单体的介质中加入第二单体、引发剂，进行接枝共聚反应。若大分子单体为亲水的，第二单体为疏水的，则水相中的大分子单体接枝到疏水性的第二单体上成双亲性接枝共聚物，并逐渐形成胶粒。疏水性单体可扩散到胶粒内，进一步参加共聚反应。亲水性的大分子链则起到了稳定作用，防止胶粒的凝聚。于是形成了核为疏水，壳为亲水的高分子微球(如图1所示>[1-4]。反之，也可用逆相乳液聚合的方法制备疏水性高分子微球。微球的大小及其分布可以通过溶剂组成和加入的单体及大分子单体的量来控制。其大小
增加其力学强度，同时使降解速度减缓。PLA在高热下不稳定，即使低于熔融温度下加工也会使分子量下降较大。但随分子量升高，材料在加工中的降解速度也会变慢。 PLA具有良好的生物相容性，在生物体内PLA分解成乳酸，经生物酶的分解生成CO2和H2O，从体内排出。临床试验未发现有严重的急性组织反应和毒理反应，但PLLA仍有可能导致一些无菌性炎症反应。如用PLA材料做颧骨固定术后3年会产生无痛的局域肿块，皮下组织也出现降解缓慢的 结晶PLA颗粒，而引发噬菌作用。研究无法确定产生组织反应的真正原因，但PLA降解后产生小颗粒是无菌性炎症反应出现的根本原因。植入部位不同也决定了组织反应类型和强度，植入皮下PLA时炎症发生率偏高，在髓 内固定组织吞噬细胞较少，则反应发生率较低。 PLA是一种完全生物降解的热塑性高分子，具有良好的机械性能，透明性和生物相容性，广泛应用于生物医药行业中。PLA还具有较高的拉伸强度、压缩模量，但PLA还具有取多缺点。具有光学活性的PLA，结晶度较高，降解周期长，脆性大，而消旋PLA强度差，质硬而韧性较差，缺乏柔性和弹性，极易弯曲变形；另外，PLA的化学结构缺乏反应性官能基团，也不具有亲水性，降解速度需要控制。为了改善产品的脆性，调节其生物降解周期，更好地拓宽其应用面，各国研究者纷纷致力于PLA的改性事业。通过对PLA进行增塑、共聚、共混、分子修饰、复合等改性方法可实现对PLA的降解性能、亲水性及力学性能的改进，还可获得成本低廉的产品，从而更好地满足在医
学领域或环保方面的应用需求。 1.2 PLA热力学特性 PLA中碳原子为手性碳原子，因此PLA可分为左旋、右旋和内消旋等种类。其中非立体异构PLA的玻璃化转变温度由共聚单体的性能和聚合度决定。PLA立体异构体共聚物的Tg一般在60℃，与乳酸含量多少无关。 PLA的熔点与聚合物的分子量大小、光纯度、结晶程度等有关。共聚单体纯度也影响合成PLA的熔点。一般情况下，光纯度较高的PLLA的熔点较高，可到180℃，随D型乳酸增大后，合成的内消旋PLA的熔点有明显下降趋势，比如当内消旋异构体含量为2%，Tm下降至160℃，含量升至15%时，熔点降低至127℃。 但当PLLA和PDLA以1:1的比例混合后,形成外消旋PLA,其熔点可提高至230℃。因为混合物中PLLA和PDLA之间发生明显的立体络合，无定形区的链节之间之间相互作用导致该区域高密度的链堆砌，结构更加紧密，导致Tg升高。 1.3 PLA的热稳定性 同PET一样，由于PLA分子链中主要为羟基和羧基脱水缩合形成的酯键，化学活化能低，在高温下易发生化学键断裂反应，使分子量降低。特别是在有水分子存在的情况下，易发生水解反应，使PLA降解速度加快。有实验显示PLA在干燥条件下起始失重温度为285℃，但未经干燥的PLA的起始失重温度降低至260℃。因此在生产过程中水分对PLA的影响不可忽视，
生物医用高分子材料 一、生物医用材料 生物医用材料简介： 生物医用材料指的是一类具有特殊性能、特种功能，用于人工器官、外科修复、理疗康复、诊断、治疗疾患，而对人体组织不会产生不良影响的材料。现在各种合成材料和天然高分子材料、金属和合金材料、陶瓷和碳素材料以及各种复合材料，其制成产品已经被广泛地应用于临床和科研。 生物医用材料分类： 生物材料应用广泛，品种很多，有不同的分类方法。通常是按材料属性分为：合成高分子材料（聚氨酯、聚酯、聚乳酸、聚乙醇酸、乳酸乙醇酸共聚物及其他医用合成塑料和橡胶等）、天然高分子材料（如胶原、丝蛋白、纤维素、壳聚糖等）、金属与合金材料（如钦金属及其合金等）、无机材料（生物活性陶瓷，羟基磷灰石等）、复合材料（碳纤维/聚合物、玻璃纤维/聚合物等）。根据材料的用途，这些材料又可以分为生物惰性（bioinert）、生物活性（bioactive）或生物降解（biodegradable）材料。 二、生物医用高分子材料 1、定义：生物医用高分子材料是指对生物体进行诊断、治疗和置换损坏组织、器官或增进其功能的材料。生物医学材料中发展最早、应用最广泛、用量最大的材料，也是一个正在迅速发展的材料。它既可以来源于天然产物，又可以人工合成。此类材料除应满足一般的物理、化学性能要求外，还必须具有足够好的生物相容性。 2、分类： 按材料来源分： （1）医用金属和合金。主要用于承力的骨、关节和牙等硬组织的修复和替换。 （2）医用高分子生物材料。高分子化合物是构成人体绝大部分组织和器官的物质，医用高分子生物材料包括合成（如：聚酯、硅橡胶）和天然高分子（如：胶原、甲壳素）。（3）医用生物陶瓷。有惰性生物陶瓷和活性生物陶瓷（羟基磷灰石陶瓷、可吸收磷酸三钙陶瓷等） （4）医用生物复合材料。如羟基磷灰石涂复钛合金，炭纤维或生物活性玻璃纤维增强聚乳酸等高分子材料。 （5）生物衍生材料。这类材料是将活性的生物体组织，包括自体和异体组织，经处理改性而获得的无活性的生物材料。 按用途分： （1）手术治疗用高分子材料，如： 缝合线，黏胶剂，止血剂，各种导管，引流管，一次性输血输液器材 （2）药用及药物传递用高分子材料，如： 靶向性高分子载体（肝靶向性，肿瘤靶向性），高分子药物（干扰素，降胆敏），高分子控制释放载体（胶囊，水凝胶，脂质体） （3）人造器官或组织，如： 人造皮肤，血管，骨，关节，肠道，心脏，肾等。 按降解性能分 （1）可生物降解材料-指聚合物在生物体内酶、酸碱性环境下或微生物存在的情况下可以发生分子量下降、生成水和二氧化碳等对生物体或环境无毒害的小分子化合物的性能。
PLA的基本性质与改性研究 1.1 物理性质[1,9] 无定形PLA的密度为1.248g/cm3，结晶PLLA的密度为1.290g/cm3,因此PLA的密度一般在两者之间。PLA为浅黄色或透明的物质，玻璃化温度约为55℃、熔点约175℃，不溶于水、乙醇、甲醇等，易水解成乳酸[6]。其性质如表1-1所示： 表1-1 PLA的基本性能 Table 1.1 The basic properties of PLA 性能PLLA PDLLA 熔点/℃170-190 <170 玻璃化转变温度/℃50~65 50~60 密度(g/cm3) 1.25~1.29 1.27 溶度参数(MPa0.5) 19~20.5 21.2 拉伸强度(kg/mm2) 12~230 4~5 弹性模量(kg/mm2) 700~1000 150~190 断裂伸长率(%) 12~26 5~10 结晶度(%) 60 / 完全降解时间(月) ＞24 12～16 乳酸有两种旋光异构体即左旋(L)和右旋(D)乳酸，聚合物有三种立体构型：右旋PLA(PDLA)、左旋PLA(PLLA)、内消旋PLA(PDLLA)。右旋PLA和左旋PLA是两种具有光学活性的有规立构聚合物，比旋光度分别为+157℃、-157℃。在熔融和溶液条件下均可形成结晶，结晶度高达60％左右。内消旋PLA是无定形非结晶材料，T g为58℃，由于内消旋结构打乱了分子链的规整度，无法结晶因此不存在熔融温度。纯的PLA为乳白色半透明粒子，PLA经双向拉伸加工可具有良好的表面光泽性、透明性、高刚性、抗油和耐润滑侵蚀性。 结晶性对PLA材料力学性能和降解性能(包括力学强度衰减、降解速率)的影响很大，PLA性脆、冲击强度差，特别是无定形非晶态的PDLLA力学强度明显低于晶态的PLLA，用特殊增强工艺制备的Φ3.2mmPLLA，PDLLA棒材的最大弯曲强度分别是270MPa和140 MPa，PLLA弯曲强度几乎是PDLLA的2倍。结晶也使降解速度变慢，研究称PDLLA 材料在盐水中降解时，分子量半衰期一般为3至10周，而PLLA由于结晶存在至少为20周。随分子量增大，PLA的力学强度也会随之提高，如PLA要想作为可使用的材料其分子量至少要达到10万左右。PLA材料的另一个突出优点是加工途径广泛，如挤出、纺丝、双轴拉伸等。在加工过程中分子取向不仅会大大增加其力学强度，同时使降解速
生物医用高分子材料研究进展及趋势
J I A N G S U U N I V E R S I T Y 医用材料学课程学习总结及结课论文生物医用高分子材料的研究及发展趋势
学院名称：材料科学与工程 专业班级：金属1302 学生姓名：钱振 指导教师姓名：王宝志 2016年 10 月 生物医用高分子材料的研究及发展趋势 钱振 学号：63 班级：金属1302 材料科学与工程学院 摘要：随着我国经济发展水平的不断提高，分子材料在各领域得到了显著应用，在医用领域应用更多，本文综述了生物医用高分子材料的分类、特点及基本条件，概述了医用高分子材料的研究现状及其用途，并浅谈了医用高分子材料的发展及展望。通过介绍医用高分子材料在人工脏器、药剂及医疗器械方面的应用，以及我国近年来的研究情况和存在的问题,形成对生物医用功能高分子的认识和其重要性的认识。 关键词：生物材料，生物医用高分子材料，现状，应用，展望 1.引言 生物医用材料是生物医学科学中的最新分支学科，它是生物学、医学、化学、 物理学和材料学交叉形成的边缘学科，是用于人工组织或器官制备、高性能医疗
器械的研制、药物新剂型的开发和和仿生效应研究的基础[1] 。 生物医用材料，简称生物材料(BiomaterialS)，是一类具有特殊性能或功能，用于与生物组织接触以形成功能的无生命的材料]2[。主要包括生物医用高分子材料、生物医用陶瓷材料、生物医用金属材料和生物医用复合材料等。研究领域涉及材料学、化学、医学、生命科学]3[，生物医用高分子材料是一门介于现代医学和高分子科学之间的新兴学科。目前医用高分子材料的应用已遍及整个医学领域(如:人工器官、外科修复、理疗康复、诊断治疗、心血管、骨修复、神经传递、皮肤、器官、药物控释等）。 2.研究现状 生物医用高分子材料是一类可对有机体组织进行修复、替代与再生，具有特殊功能作用的高分子材料。在功能高分子材料领域，生物医用高分子材料取得了长足的进展，目前已成为发展最快的一个重要分支。随着医用高分子产业的发展，出现了大量的医用新材料和人工装置，如人工心脏瓣膜、人工血管、人工肾用透析膜、心脏起博器及骨生长诱导剂等。近10年来，由于生物医学工程、材料科学和生物技术的发展，医用高分子材料及其制品正以其特有的生物相容性、无毒性等优异性能而获得越来越多的医学临床应用。 生物医用高分子材料是生物材料的重要组成部分，它发展最早、应用最广泛、用量最大、品种繁多，主要包括：塑料、橡胶、纤维、粘合剂等。随着医学的发展，这些材料在医学领域得到广泛的应用。如:膨体聚四氟乙烯人造血管、聚矾中空纤维人工肾、硅橡胶医用导管、介入栓塞材料、介入诊疗导管以及护理方面使用的一次性医疗用品等，都是由高分子材料制成的。这些产品在临床诊断、治疗、护理等方面起着越来越重要的作用。正是由于高分子材料在医学上的独特作用，因而在高分子化学上出现了一个新的分支—医用高分子(Medical highpolymers)。它是把高分子化学的理论、研究方法、临床医学的需要结合起来，用于研究生物体的结构、生物体器官的功能及医用材料的应用等的一门年轻而边缘性的学科]4[。
聚乳酸（PLA）的合成及改性研究 摘要 介绍聚乳酸（PLA）的基本性质、合成方法及应用范围。综述了国内外PLA的改性研究及目前有关PLA性能改进的方法。概括了PLA在合成改性中需要注意的问题，展望了PLA的发展前景：不断改进、简化和缩短PLA的合成工艺；用新材料、新方法对PLA进行改性，开发出新用途、高性能的PLA材料是PLA的研究方向。 关键词：聚乳酸合成改性 前言 聚乳酸（PLA）是一种以可再生生物资源为原料的生物基高分子，具有良好的生物降解性、生物相容性、较强的机械性能和易加工性。聚乳酸材料的开发和应用，不但可解决环境污染问题，更重要的意义在于为以石油资源为基础的塑料工业开辟了取之不尽的原料资源。 此外，由于它的最终降解产物为二氧化碳和水，可由机体正常的新陈代谢排出体外，是具有广泛应用前景的生物医用高分子材料（如可吸收手术缝合线）、烧伤覆盖物、骨折内固定材料、骨缺损修复材料等。近几年来，有应用到纺织材料、包装材料、结构材料、电子材料、发泡材料等更广泛的领域的研究报道。PLA的应用市场空间和发展潜力巨大，有关它的研究一直是可生物降解高分子材料研究领域的热点。 1、聚乳酸的研究背景 在石油基高分子材料广泛应用的今天，生物基高分子材料因其具有来源不依耐石油、生物相容性好、可生物降解等突出特点越来越受到关注。聚乳酸( PLA) 作为一种可从淀粉分解、发酵制备原料乳酸，再经聚合获得高分子产物的生物基来源、可生物降解高分子材料，具有良好的应用前景。但因聚乳酸性能上存在不足( 韧性差，降解不可控，亲水性差，功能性单一等) ，限制了其更为广泛的应用。因此，研究人员在其结构及性能的基础上进行了大量的改性研究，采用化学合成、物理共混、材料复合等方法，试图在物理机械性能、生物降解性能、表面 润湿性能以及多功能化等方面有所改善或加强，从而扩展聚乳酸的应用领域。聚乳酸(PLA)是由人工合成的热塑性脂肪族聚酯。早在20世纪初，法国人首先用缩聚的方法合成了PLA【1】；在50年代，美国Dupont 公司用间接的方法制备出了相对分子质量很高的PLA；60年代初，美国Cyanamid 公司发现，用PLA 做成可吸收的手术缝合线，可克服以往用多肽制备的缝合线所具有的过敏性；70年代开始合成高分子量的具有旋光性的D 或L 型PLA，用于药物制剂和外科等方面的研究； 80 年代以来，为克服PLA 单靠分子量及分子量分布来调节降解速度的局限，PLA 开始向降解塑料方面发展。 作为石油基塑料的可替代品，其最大的缺点就是脆性大、力学强度较低，亲水性差，在自然条件下它降解速率较慢；因此近年来对PLA 的改性己成为研究的热点。目前国内外对PLA的改性主要有共聚、共混以及制成复合材料等几种方法【2】。2、PLA 市场应用概况
生物医用高分子材料
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生物医用高分子材料 08080４1０6 黄涛 摘要:: 阐述了生物医用高分子材料的应用研究与发展状况,综述了生物医用高分子材料的分类、特性及研究成果,展望了未来的生物医用高分子材料的发展趋势。 关键词: 生物医用高分子材料分类进展综述发展趋势 1 概述 在功能高分子材料领域，生物医用高分子材料可谓异军突起，目前已成为发展最快的一个重要分支。生物医用高分子材料指用于生理系统疾病的诊断、治疗、修复或替换生物体组织或器官，增进或恢复其功能的高分子材料。研究领域涉及材料学、化学、医学、生命科学。虽已有四十多年的研究历史，但蓬勃发展始于20世纪70年代。简单地说，所谓生物医用高分子材料( Ｐolｙ－meｒｉｃbio - maｔeｒiａls）是指在生理环境中使用的高分子材料,它们中有的可以全部植入体内，有的也可以部分植入体内而部分暴露在体外,或置于体外而通过某种方式作用于体内组织。 近十年来,由于生物医学工程、材料科学和生物技术的发展,医用高分子材料及其制品正以其特有的生物相容性、无毒性等优异性能而获得越来越多的医学临床应用。 ２生物医用高分子材料分类 生物医用高分子材料主要有天然生物材料和合成高分子材料。 2 . 1 天 然 生 物 材 料 天 然 生 物 材 料 是
并得到迅速推广应用的一类天然生物材料。由 家蚕丝脱胶后可得到纯丝素蛋 白 成分 , 丝素 蛋白是 一种优质 的生 物医 学材料 ,具有无刺良好的2 . 2 合成高分子材料 合成高分子材料因与人体器官组织的天然高分子有着极其相似的化学结构和物理性能 ,因而可以 植入人体 ，部分或全部取代有关器官。因此 ,在现代 医学领域得到了最为广泛的应用 ,成为现代医学的重要支柱材料。与天然生物材料相比 ,合成高分 子材料具有优异的生物相容性 ，不会因与体液接触 而产生排斥和致癌作用 ,在人体环境中的老化不明 显。通过选用不同成分聚合物和添加剂 ,改变表面 活性状态等方法可进一步改善其抗血栓性和耐久性 ,从而获得高度可靠和适当有机物功能响应的生 物合成高 分子材 料。目 前 ，使用于人体植入产品的高分子合成材料 包 括聚环氧聚聚乙聚乳 目前为止 ,开发的具有生态可降解性的高分子材料主要以国外产品为主 ,国内这方面还远远不能 满足需要 ，尚处于国外产品的复制和仿制阶段。聚 乳酸类高分子是目前已开发应用于生命科学新增长 点 ———组织工程的生物可降解材料。一般以组织工程为应用目的的生物材料应符合 1) 表面能使细胞黏附并生长 ; 2 ) 植入 体内后 ,高分子材料及其降解产物不会引起炎症及 毒副作用 ;3) 材料能加工成三维结构 ;４) 为了保证细 胞2高分子反应能大面积进行 ,并提供细胞外再生的 足够空间 ,且在体外人工培养时有最小的扩散 ,材料 孔隙率不得降低于 90 ％ ; 5) 在完成组织再生后 ，高 分子能立即被机体吸收 ; 6） 高分子支架的降解速率 应控制在与不同组织细胞再生速度相匹配。对聚乳 酸高分子材料进行的研究 ,在力求符合上述要求时已形成了多种品种 ,如未经编织的单纤维合成材料 , 经编织的网状合成材料 ,具有包囊的多孔海绵状材 料等。尽管如此 ,目前应3 生物医用高分子材料特性 人们常 用的医用高分子 材料
聚乳酸的研究进展 摘要：聚乳酸(Poly(lactic acid),PLA)是一种由可再生植物资源如谷物或植物秸秆发酵得到的乳酸经过化学合成制备的生物降解高分子。聚乳酸无毒、无刺激性,具有优良的可生物降解性、生物相容性和力学性能,并可采用传统方法成型加工,因此,聚乳酸替代现有的一些通用石油基塑料己成为必然趋势。由于聚乳酸自身强度、脆性、阻透性、耐热性等方面的缺陷限制了其应用范围,因而,增强改性聚乳酸己成为目前聚乳酸研究的热点和重点之一。本文综述了聚乳酸的研究进展，以改性为中心。 关键词：聚乳酸改性合成方法生物降解 引言 天然高分子材料更具有完全生物降解性，但是它的热学、力学性能差，不能满足工程材料的性能要求，因此目前的研究方向是通过天然高分子改性，得到有使用价值的天然高分子降解塑料。1780年,瑞典化学家Carl Wilheim Scheele 首先发现乳酸(Lactic acid ,LA)之后,对LA进一步研究发现,在大自然中其可作为糖类代谢的产物存在。乳酸即2—羟基丙酸,是具有不对称碳原子的最小分子之一,其存在L-乳酸(LLA)和D—乳酸(DLA)两种立体异构体。LA的生产主要以发酵法为主,一般采用玉米、小麦等淀粉或牛乳为原料,由微生物将其转化为LLA，由于人体只具有分解LLA的酶,故LLA比DLA或DLLA在生物可降解材料的应用上有独到之处。 上世纪50年代就开始了PLA的合成及应用研究上世纪70年代通过开环聚合合成了高分子量的聚乳酸并用于药物制剂及外科手术的研究上世纪80到90年代组织工程学的兴起更加推动了对PLA及其共聚物材料的研究。目前国内外对的研究主要集中在两个方面（1）合成不同结构的聚合物材料主要是采用共聚、共混等手段合成不同结构的材料；（2）催化体系的研究。 1 PLA的结构和性能
生物医用高分子材料——聚乳酸 姓
生物医用高分子材料——聚乳酸 摘要：聚乳酸由于其突出特点如可降解、生物相容性好且对人无毒等而备受重视，并且在生物医学领域的应用中得到了良好的效果。本文对聚乳酸的发展史、现状、性能、优缺点及其等做了简介，并对其未来应用前景做了展望。 关键词：聚乳酸；性能；展望 聚乳酸在医学领域中的发展史 聚乳酸（PLA）是一种具有优良生物相容性和可生物降解的合成高分子材料，它是美国食品和药物管理局(FDA)认可的一类生物医用材料。20世纪50年代,由丙交酯(LA)开环聚合制得了高分子量的聚乳酸,但由于这类脂肪族聚酯对热和水比较敏感,长时间未引起人们的足够重视。直到20世纪60年代,科学工作者重新研究PLA对水敏感这一特性时,发现聚乳酸适合作为可降解手术缝合线材料。1966年,Kulkarni等提出:低分子量的PLA能够在体内降解,最终的代谢产物是CO2和H2O,中间产物乳酸也是体内正常代谢的产物,不会在体内积累,因此PLA在生物体内降解后不会对生物体产生不良影响。随后报道了高分子量的PLA 也能在人体内降解,由此引发了以这类材料作为生物医用材料的开端。 聚乳酸性能、优缺点 PLA的制备以乳酸为原料进行，较为成熟的方法有两种：一种是乳酸直接缩聚法，另一种是先由乳酸合成丙交酯，再在催化剂的作用下开环聚合。 PLA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。如：在体内，PLA分解成乳酸，再经 酶的代谢生成CO 2和H 2 O，由人体排出，没有发现严重的急性组织反应和毒性反 应。但PLA仍会导致一些温和的无菌性炎症反应。如颧骨固定术后3年产生了无痛的局部肿块，皮下组织出现了缓慢降解的结晶PLLA颗粒引发的噬菌作用，产生组织反应的真正原因没有定论。Sugonuma认为PLA降解所产生的碎片是导致迟发性无菌炎症反应的根本原因。植入部位也决定组织反应类型和强度，皮下植入时炎症发生率较高，在吞噬细胞较少的髓内固定组织反应发生率较低。
聚乳酸的研究进展 摘要 乳酸主要应用于食品保健、医药卫生和工业等方面。聚乳酸是以乳酸为主要原料的聚合物，聚乳酸作为生物可降解材料的一种，对环境友好、无毒害，可应用于组织工程、药物缓释等生物医用材料，以及石油基塑料的替代材料。本文综述了聚乳酸在可降解塑料，纤维，医用材料，农用地膜，和纺织等领域的应用，并对其发展方向进行了展望。 关键词：聚乳酸聚乳酸纤维生物医药生物降解 Abstract Lactic acid green chemistry is the basic structure of one of the unit ，Mainly used in food, medicine, sanitation and health care industry, etc。Poly lactic acid is lactic acid as the main raw material polymer，Poly lactic acid as biodegradable material of a kind，Friendly to environment, non-toxic, can be applied to tissue engineering, drugs such as slow release of biomedical materials，And instead of the petroleum base plastic material。This paper reviewed the biodegradable polylactic acid in plastic, fiber and medical materials, agricultural plastic sheeting, and textile application in the field, and its developing prospects。 Key world: PLA PLA fiber Biological medicine Biodegradable 前言 由于人口的日益膨胀，以及地球上资源和能源的短缺，环境污染日益成为全人类需要急需关注的问题，各国在享受现代科技带来的便利的同时，也应该认识到人类即将面临的及其紧迫的环境危机。因此绿色化学成为了今国际化学和化工科学创新的主要动力来源，它是未来科学发展最重要的领域之一。绿色化学是实现污染预防最基本的科学手段，具有极其重要的社会和经济意义。
生物医用高分子https://www.doczj.com/doc/c37369671.html,work Information Technology Company.2020YEAR
《生物医用高分子材料》复习题 一、名词解释： 1、人工器官： 即人造器官，是模仿人体或生物体器官的部分或全部功能，通过特定的方式和方法制造的器官。 2、血液净化 血液净化是把血液引出体外，通过一个净化装置清除血液中的有害成物质，或补充营养成分到血液中达到治疗某些疾病的目的。 3、血浆分离 血浆分离是对患有某些疾病病人的血液进行整体处理，将其血浆分出，然后从血浆中除去致病的大分子蛋白质，用以治疗某些难于对付的血液和免疫性疾病。 4、血液灌流 让溶解在血液中的物质，如某些代谢产物、外源性药物和毒物质吸附到具有丰富表面积的固态物质上，从而清除血中的毒物。 5、缓释制剂 指用药后能在较长时间内持续释放药物以达到长效作用的制剂，其中药物按一级速率释放。 6、控释制剂：是指药物能在预定时间范围办自动以预定速率释放，使血 药浓度长时间恒定维持在有效范围内的制剂。 7、人工肾 又称人工透析机，人工肾是一种透析治疗设备。是用人工方法模仿人体肾小球的过滤作用，在体外循环的情况下，去除人体血液内过剩的含氮化合物、新陈代谢产物或逾量药物，调节水和电解质平衡，以使血液净化的一种高技术医疗仪器。 8、药用高分子：
药用高分子指的是药品生产和制造加工过程中使用的高分子材料，包括作为药物制剂成分之一的药用辅料与高分子药物，以及与药物接触的包装贮运高分子材料。 9、人工血液 也称人工替代血液，是利用和血红蛋白相同的加工处理方法，维持血压不变，在扮演搬运各种物质角色的白蛋白中放入血红素分子，制成白蛋白血红素，这就是人工血液，严格来说只能取代人体血液携带氧气的功能，并无法取代白血球的免疫功能与血小板的凝血功能。 10、磁性生物高分子微球： 指通过适当的方法使有机高分子与无机磁性物质结合起来形成具有一定磁性及特殊结构的微球。 11、软组织 软组织是指人体的皮肤、皮下组织、肌肉、肌腱、韧带、关节囊、滑膜囊、神经、血管等 二、简答题： 1. 高分子药物按分子结构和制剂的形式，它可分为哪三大类： 答：（1）高分子化的低分子药物（即高分子载体药物） （2）本身具有药理活性的高分子药物 （3）物理包埋的低分子药物 2. 理想透析膜材料的特点主要有哪些？
医用功能材料及应用学院化工学院 指导老师乔红斌 专业班级高091班 学生姓名张如心 学号 099034030
医用功能材料及应用 摘要：了解生物医用功能高分子材料近年来的应用研究及发展状况，综述国内外生物医用高分子材料的分类、特性及研究成果，展望对未来的生物医用高分子材料的发展趋势，通过介绍医用高分子材料在人工脏器、药剂及医疗器械方面的应用，以及我国近年来的研究情况和存在的问题,形成对生物医用功能高分子的认识和其重要性的认识。 关键词：功能高分子材料生物医用高分子材料。 前言：现代医学的发展，对材料的性能提出了复杂而严格的多功能要求，这是大多数金属材料和无机材料难以满足的，而合成高分子材料与生物体（天然高分子）有着极其相似的化学结构，化学结构的相似决定了它们在性能上能够彼此接近从而可能用聚合物制作人工器官，作为人体器官的替代物。另外，除人工器官用材料之外，医药用高分子材料、临床检查诊断和治疗用高分子材料的开发研究也在积极地展开，它们被统称为医用高分子材料。 1.生物医用功能高分子 生物医用功能高分子材料主要以医疗为目的，用于与组织接触以形成功能的无生命材料。其被广泛地用来取代或恢复那些受创伤或退化的组织或器官的功能，从而达到治疗的目的。主要包括医用高分子材料(以修复、替代为主)、药用高分子材料(以药理疗效为主)。生物医用高分子材料融合了高分子化学和物理、高分子材料工艺学、药理学、病理学、解剖学和临床医学等方面的知识,还涉及许多工程学问题。由于其与人体的组织和器官接触，因此，医用高分子材料必须满足如下的基本要求：①在化学上是惰性的，会因为与体液接触而发生反应；②对人体组织不会引起炎症或异物反应；③不会致癌；④具有良好的血液相容性，不会在材料表面凝血；⑤长期植入体内，不会减小机械强度；⑥能经受必要的清洁消毒措施而不产生变形；⑦易于加工成需要的复杂形状。 2.医用高分子材料发展的4个阶段 第1阶段：时间大约是7千年前至19世纪中叶，是被动地使用天然高分子材料阶段。这一时期的高分子材料有，大漆及其制品、蚕丝及织物、麻、棉、羊皮、羊毛、纸、桐油等。 第2阶段：从19世纪中页到20世纪20年代，是对天然高分子材料进行化
聚乳酸的国内外现状及发展趋势 方群 Fangqun 摘要：聚乳酸是一种具有良好的生物相容性、可生物降解性和生物吸收性的脂 肪族聚酯类高分子材料，主要原料乳酸来源于玉米等天然材料，其无刺激性、无毒副作用，对人体高度安全，对环境友好，可塑性好，易于加工成型，被公认为新世纪最有前途的药用高分子材料和新型包装材料。本文详述了聚乳酸类材料药物缓释材料及临床应用等药学领域中的研究进展，展望了未来聚乳酸类材料的研究及应用方向，为在克服聚乳酸材料原有缺陷的基础上开发出新用途的药学类材料提供有效的资料依据。 关键词：聚乳酸药用高分子材料现状发展趋势 Domestic and overseas study and developing trends of PolylacticAcid Abstract:Polylacticacid is an aliphaticpolyester with excellent biocompatibility,biodegradeability and bioabsorbability,and has been extensively applied in biomaterials.The principalraw material,lacticacid,is derived from cornandother natural materials.It is nonirritating and has nontoxic effects,and is thus safe for humanuse.Because of its biodegradability,it is also environmentally friendly.Polylacticacid shows high plasticity and is easy to form,and is considered to be the most promising biomedicalndpackaging material.Finally,we discuss the future prospects for the research and application of polylacticacid biodegradable materials.This paper also provides effective information to help researchers develop new medical materials to overcome the current limitations of polylacticacid-based materials. Key Words：PolylacticAcid , polymers for pharmaceuticals , Status quo, developing trends 面对日益枯竭的石油资源，符合潮流的生物降解材料作为高科技产品和环保产品正成为一个研发热点。聚乳酸（PolylacticAcid，PLA）是一种人工合成的可生物降解的热塑性脂肪族聚酯，主要原料乳酸又是可再生资源，其无毒、无刺激性，具有良好的生物相容性，可生物分解吸收，最终完全生物降解为二氧化碳和水，力学强度高，不污染环境，可塑性好，易于加工成型，有着广泛的研究和应用前景，符合当今所倡导的可持续发展战略，被公认为新世纪最有前途的生物医用材料和新型包装材料之一[1]。 1.聚乳酸的基本介绍 1.1聚乳酸的基本性质
载体材料 要求 （1）一定机械强度，加工性能 （2）生物相容性与生物降解性 （3）根据使用要求，其它一些特殊性能， 例如pH响应性、靶向性等 载体材料分类 根据材料的来源：天然与合成高分子材料 根据材料的降解性能：降解与非生物降解高分子材料 根据材料在水中的溶解性：疏水与水溶性高分子材料 根据材料对外界信号响应性：刺激响应与惰性材料 根据材料化学结构分类（以疏水性生物降解材料为例） （1）聚酯：PLGA、PCL、聚碳酸酯等 （2）聚酸酐 （3）聚氨基酸 （4）聚膦腈 （5）聚磷酸脂 典型非生物降解疏水性高分子：聚氨酯 典型疏水性生物降解材料－1. 聚酯 聚(丙交酯-材料，这主要归co-乙交酯)(PLGA)是一类应用最早、最为广泛的合成疏水性生物生物降解聚酯的合成 开环聚合（以聚乳酸PLA的合成为例） 1.分子量可从几千到几百万广泛可调 2.采用手性单体聚合可得到旋光性聚合物，具有很高的机械强度，可作为骨替代材料 3.其它生物降解聚酯如聚已内酯、聚(三甲基碳酸酯)等均采用类似的合成路线 缩合聚合：合成可生物降解塑料的方法，但目前还仅能得到低分子量的产物 生物降解聚酯研究进展： PEG-b-PLA 合成 PEG-b-PLA的性质：温敏性 避免网状内皮系统的吞噬 持续释放药物 典型疏水性生物降解材料－2. 聚酸酐类 开环聚合 仅适用于环己二酸酐的聚合，其它环状酸酐例如琥珀酸酐、戊二酸酐由于环较稳定，还不能通过开环聚合得到聚酸酐。 所得聚已二酸酐分子量较低，一般在5,000以下。 熔融缩聚 1.除热不稳定、易成环二酸单体外，其它所有二酸 均可通过这种方法聚合 2. 聚酸酐分子量与二酸结构以及聚合条件有关，单 体柔性越大、真空度越高，聚合物分子量越大 脱三甲基氯硅烷法
摘要 本文简述了生物医用高分子材料发展的历史；着重指出生物医用高分子材料所需要的性能要求，并且根据其特征进行分类；详细描述了人工器官、治疗器具的主要材料和用途，探讨对于生物医用高分子重要性的认识；最后对于其发展前景和产业化趋势做出简要点评。 关键词：生物医用高分子材料，性能分类，人工器官、治疗器具，应用前景, 产业化趋势 华东理工大学 温乐斐
10103638 Abstract Thehistoriesof the development about the biomedical polymeric materials are simply summarized in this paper. The emphasisof thispaper is placed on the performing requirements about the biomedical polymeric materials and being classified according to their characteristics.Detailed description of the artificial organs and the treatment instruments on their main materials and final uses. Then exploring the importance of the biomedical polymeric materials. At last, the strategic position and some future investigating trends are also presented. Keywords：TheBiomedical Polymeric Materials, Characteristics, Artificial Organs & Treatment Instruments, The Prospects & Future Investigating Trends
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多糖改性聚乳酸的研究现状 作者：朱久进， 王远亮， 李军， 罗亚芳， 李刚， ZHU Jiujin， WANG Yuanliang， LI Jun， LUO Yafang， LI Gang 作者单位：朱久进,ZHU Jiujin(重庆理工大学化学化工学院,重庆400054;重庆大学生物工程学院生物材料与仿生工程研究中心,重庆400044)， 王远亮,WANG Yuanliang(重庆大学生物工程学院生物材料与仿生工程研究中心,重庆,400044)， 李军,罗 亚芳,李刚,LI Jun,LUO Yafang,LI Gang(重庆理工大学化学化工学院,重庆,400054) 刊名： 材料导报 英文刊名：Materials Review 年，卷(期)：2011,25(17) 本文读者也读过(5条) 1.王丽云.凌宝银.施伟庆.赵荣缬草胶囊亚慢性经口毒性试验研究[期刊论文]-江苏预防医学2008,19(2) 2.任启伟.吴晓彤.白晶.李翠英.陈美兰.韩苏廷.Ren Qiwei.Wu Xiaotong.Bai Jing.Li Cuiying.Chen Meilan.Han Suting蒙古口蘑多糖研究现状[期刊论文]-农产品加工·学刊2011(5) 3.陈宝爱.谷雪莲.Chen Bao-ai.Gu Xue-lian左旋聚乳酸的改性实验[期刊论文]-中国组织工程研究与临床康复2011,15(51) 4.边新超蓖麻油在聚乳酸改性中的应用[学位论文]2011 5.李培凡.Li Peifan败酱草对内毒素刺激下巨噬细胞分泌细胞因子影响的作用机制[期刊论文]-新中医2001,33(2) 本文链接：https://www.doczj.com/doc/c37369671.html,/Periodical_cldb201117021.aspx
聚乳酸产业的文献综述 王甫忠高长春 1913年法国人首先用缩聚的方法合成了聚乳酸，其产量、分子量都很低，实际用途不大。1954年，美国Du-pont公司用间接法制备出高分子量的聚乳酸，1962年，美国Cyanamid公司发现聚乳酸具有良好的生物相容性并将聚乳酸应用于医学领域，作为生物降解医用缝线。美国的Dow化学公司和Cargill公司各出资50%组建的Cargill Dow聚合物公司研制、开发出了新一代PLA树脂及其合金;日本Mitsui Toatsu公司也推出了新一代改进型聚乳酸树脂(商品名为Lacea)，并于1994年建成年产100t的发酵设备[14]。 表2-2 生物降解高分子的应用和发展 资料来源：杨斌，绿色塑料聚乳酸[３]。 进入21世纪，因石油资源的日趋紧张和环境保护的压力越来越大，聚乳酸因其可再生植物来源及其可生物降解性，在短期使用产品得到应用，如一次性餐具、包装材料等；同时在长期使用产品上代替部分工程塑料上，也逐步得到应用。
杨斌对以聚乳酸为代表的生物降解高分子以及生物基高分子的应用和发展划分为三个阶段，并其特征及用途进行了分类，具体如表2-2。 瞿丽曼对国内外生物可降解材料聚乳酸在包装应用领域的公开专利进行具体分析，发现呈现3个特点，即专利数量：国内外相距甚远，日本独占鳌头；专利领域：制备与应用并举，包装容器与层状产品最热；专利申请人:我国唯一企业初探，国外知名企业并进[15]。 周蕾、韩冬梅等通过分析，得出聚乳酸纤维有较好的加工与使用性能，而且具有较好的生物降解性能，在服装、产业、装饰等领域均有较好的应用前景。随着人们环保意识、能源意识的不断加强，聚乳酸纤维这种天然生物降解织物必将有更多的产品被开发出来[16]。 刘彦斌、陆建峰等对生物质塑料产业投资价值进行了分析，指出以聚乳酸为主的生物质塑料市场空间巨大，并认为成本问题是困扰其产业发展的核心。提出了降低成本的两个主要措施，一是降低生物质原料的成本，二是通过生物化工技术进步降低成本[17]。 李孝红、袁明龙等结合近十年来在生物降解聚合物领域的研究和产业化工作，概述了聚乳酸、聚氨基酸等生物降解聚合物的合成进展，综述了可生物降解温度敏感水凝胶、形状记忆高分子材料的研究概况，阐述了可生物降解聚合物在生物活性大分子控释体系、超细纤维组织工程支架上的应用研究，介绍了可生物降解聚合物在食品包装、纺织和汽车电子等方面的应用，总结了可生物降解聚合物、医疗器械、药物制剂和组织工程等领域产业化近况。最后展望了生物降解聚合物的研究、应用和产业化前景[18]。 参考文献: [14]冷波,全学军等.聚乳酸研究的现状及发展方向[J].重庆工学院学报,2003,(4）:10-16. [15]瞿丽曼.聚乳酸在国内外包装应用中的发展趋势[J].化工新型材料.2007,(3):100-102. [16]周蕾,韩冬梅等.绿色合成纤维——聚乳酸纤维的开发与前景[J].济南纺织化纤科技2008.(4):32-33. [17]刘彦斌,陆建峰等.生物质塑料产业投资价值分析[J].中国投资.2005,(7). [18]李孝红,袁明龙等.生物降解聚合物的研究和产业化进展及展望[J].高分子通报,2008,(8).