下载文档原格式
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。
制备生物可降解聚合物纳米微球及其应用研究生物可降解聚合物纳米微球是一类具有广泛应用前景的材料，其制备和应用研究也成为了当前科学研究的热点。
本文将介绍生物可降解聚合物纳米微球的基本概念、制备方法及其应用研究。
一. 生物可降解聚合物纳米微球的概念生物可降解聚合物纳米微球是由生物可降解材料制备出的微米级颗粒，具有优异的生物相容性和可降解性能，可用于医学、环保等多个领域。
常用的生物可降解聚合物包括聚乳酸（PLA）、聚乳酸羟基酸（PLGA）等。
二. 制备生物可降解聚合物纳米微球的方法1. 溶剂挥发法此法较为常用，它的基本原理是将生物可降解聚合物溶解于有机溶剂中并将其滴加到水相中，有机溶剂挥发后，生物可降解聚合物呈现微球状，通过超声处理、离心或过滤等手段分离得到纳米微球。
2. 乳化法其基本原理是将生物可降解聚合物和油性物质混合均匀后加入表面活性剂和水相中进行乳化，然后通过加入交联剂或混凝剂使其固化成微球状，最后通过离心分离得到纳米微球。
三. 生物可降解聚合物纳米微球的应用研究1. 医学方面生物可降解聚合物纳米微球被广泛应用于医学领域，如作为药物载体、实现基因转移等。
生物可降解聚合物纳米微球具有良好的生物相容性和可降解性能，内部孔结构可以容纳药物或基因负载，当微球进入人体后，药物或基因便可以逐渐释放，达到长效和定向作用。
2. 环保方面生物可降解聚合物纳米微球被广泛应用于环保领域，如治理污水、吸附重金属等。
生物可降解聚合物纳米微球具有较大的比表面积和内部多孔结构，这些特性可以提高污水中污染物的吸附效率，使得很多重金属和有机物质可以通过微球吸附和固化而得到清除。
3. 材料方面生物可降解聚合物纳米微球还可以应用于材料领域，如水凝胶、生物膜等的制备。
生物可降解聚合物主要在其生物可降解性能和亲水性方面得到应用，可以形成水凝胶和生物膜，常用于生物工艺学领域。
四. 总结生物可降解聚合物纳米微球的制备方法及应用研究虽然已经取得了一定的进展，但在实际应用中仍存在诸多挑战，如微球的稳定性、药物载量、缩小微球尺寸等问题，因此，今后需要进一步深入研究这一领域的技术和理论，以便更好地发挥生物可降解聚合物纳米微球的应用潜力。
生物降解材料聚乳酸制备微球的工艺研究近年来，随着环保意识的不断提升，绿色环保产品的出现受到了消费者的广泛关注。
在环境保护方面，生物降解材料聚乳酸制备微球技术成为了当今营造具有洁净环境的关键。
本文旨在通过研究聚乳酸的合成工艺，探索聚乳酸制备微球的有效保护环境的方法。
聚乳酸是一种生物可降解的热塑性高分子。
它具有良好的光学性能、低毒性、低粘度、低溶解性及降解性能等优点，可以用于制造生物活性材料、药物缓释剂等现代新型材料。
由于聚乳酸具有生物可降解性，可以有效避免影响生态环境，且可以方便回收利用，因此在环保材料方面受到了广泛的应用。
聚乳酸制备微球的工艺主要包括聚合反应。
聚合反应的过程中，需要加入单体经过调整的PH值，以满足反应所需要的条件。
除此之外，在聚合过程中还需要加入结合剂和分散剂，以确保聚乳酸分子能够聚集在一起，形成微球状结构。
此外，在聚乳酸反应过程中，还要加入抗氧化剂，以防止聚乳酸在反应过程中的氧化。
聚乳酸制备的微球具有良好的耐腐蚀性、防水性、粘附性和抗菌性等特性。
此外，聚乳酸微球还具有卓越的抗摩擦性，易于吸附粉尘和污染物，可以有效保护环境。
此外，聚乳酸微球具有延展性，抗冲击性强，可以提高涂料的材料质量，减少涂料的消耗，从而提高产品的性能。
另外，聚乳酸微球可以应用于制备抗火药、抗湿药和抗污药，以有效防止建筑物、车辆表面的腐蚀，且不会对环境造成污染。
综上所述，聚乳酸制备的微球是一种具有有效保护环境的绿色材料，可以为环境友好的产品开发提供新思路。
但是，在聚乳酸制备微球过程中，还需要进一步加强对工艺参数的优化，开发出更高质量的聚乳酸材料，以满足环保需求，保护我们共同的家园。
综上所述，聚乳酸制备微球技术将为环境保护增添新颜色，因此，未来聚乳酸材料在环保产业中的应用前景有望取得新的突破。
因此，未来的研究可以将聚乳酸的研究拓展到其他新型材料的开发中，为保护环境作出更多的贡献。
聚乳酸微球的制备研究本次研究采用乳化溶剂挥发法制备聚乳酸微球。
通过研究影响聚乳酸微球制备的各项因素，确定最佳工艺条件。
在最佳工艺条件下制备的聚乳酸微球表面光滑圆整，分散性良好，粒径分布集中。
标签：聚乳酸微球；制备一、聚乳酸微球的研究意义聚乳酸是一种具有优良生物相容性和生物降解性的聚合物，其自身及降解产物无毒，对环境不会造成污染，作为药物控释载体可使活性物质浓度在较长时间内保持在有效的浓度范围之内，不仅延长药物作用时间，提高作用效果，而且还可降低给药剂量和毒副作用，近年来受到了许多学者的关注，并有望在医药和农药领域得到广泛应用。
聚乳酸微球制备方法主要有乳化溶剂挥发法、喷雾干燥法、相分离法及熔融法等。
其中以乳化溶剂挥发法最常用。
此方法是将不相溶的两相通过机械搅拌或超声乳化方式制成乳剂，内相溶剂挥发除去，成球材料析出，固化成微球。
二、聚乳酸微球制备方法聚乳酸微球制备方法主要有乳化溶剂挥发法、喷雾干燥法、相分离法及熔融法等。
其中以乳化溶剂挥发法最常用。
此方法是将不相混溶的两相通过机械搅拌或超声乳化方式制成乳剂，内相溶剂挥发除去，成球材料析出，固化成微球。
内分散相的溶剂必须在外连续相中具有一定的溶解度和挥发性。
在缓慢搅拌下，内分散相溶剂不断向外相扩散，转运至液面并挥发到空气中。
萃取一挥发一萃取过程反复进行，使内分散相中载体材料析出形成囊膜，将药物包裹其中，直到微球完全固化为止。
按制备时乳状液的类型，本制备法可分为O/W，O/O，W/O/W三种类型。
（一）O/W型将药物和PLA溶于二氯甲烷、氯仿等有机溶媒中，加入到含有乳化剂的水相中乳化形成O/W型乳剂，再在加热或减压条件下除去有机溶媒，PLA与药物沉积形成微球。
这种方法适用于脂溶性药物的包封，而对于水溶性药物包封率较低，主要是由于溶媒挥发过程中药物逐渐扩散进入水相所致，因此药物能否被成功地包封与微球内主要依赖于药物在水相中的溶解。
（二）O/O型O/O型乳化溶剂挥发法是专为水溶性药物设计的。
光学显微镜下聚乳酸微球载药系统的制备和性能研究随着纳米技术的快速发展，针对肿瘤治疗的药物载体成为了研究的热点。
聚乳酸微球是一种常见的药物载体，具有高度的生物相容性和可降解性。
制备聚乳酸微球的方法也越来越多样化，包括单独的沉淀法、单独的乳化法以及两者的复合法等。
本文将以光学显微镜为手段，研究聚乳酸微球的制备方法以及药物载体的性能。
一、材料与试剂聚乳酸（PLA）（Mw为10,000）、聚乙烯醇（PVA）（Mw为7000至9000）和乙酸乙酯均在陕西省分析化学专业实验室购买，巨大化学试剂有限公司提供了氟哌酸的制药级，其他所有试剂均为优级试剂。
二、方法2.1 PLA微球的制备采用单独的沉淀法制备PLA微球，具体步骤如下：⑴将1 g PLA加入50 mL乙酸乙酯中，搅拌至完全溶解。
⑵加入200 mL的水相，转移到滴漏漏斗中。
⑶滴漏滴漏斗中的乙酸乙酯水相混合液至500 mL的振荡水槽中，离心4 min（1,000 r/min）。
⑷室温下用去离子水洗涤3次，离心每次10 min，冻干烘干。
微球的制备可以采用其他方法。
2.2 药物包封将氟哌酸（FAP）溶解在1 mL的乙醇中，加入PLA微球中，逐渐搅拌，使药物充分包封在聚乳酸微球内。
2.3 药物包封率和药物载量的测定通过紫外分光光度计测定药物溶剂（乙醇）的吸光度，再将载药微球和乙醇混合，离心后测定上清液浓度。
药物包封率和药物载量的计算公式如下：药物包封率（%）=100×（载药微球中药物总量-上清液中药物量）/载药微球中药物总量药物载量（%）=100×载药微球中的药物量/载药微球的总质量2.4 药物释放性能测定将含有相同药物量的药物包封微球分别加入PBS（pH 7.4）、PBS（pH 6.8）和PBS（pH 5.0）中进行释放性能的测定。
逐渐搅拌，在不同时间点离心，将上清液中的药物浓度测定。
根据测定所得的结果，绘制释放曲线。
三、结果3.1 PLA微球的形貌采用光学显微镜观察PLA微球，可以明显看出微球的球形结构。
生物降解材料聚乳酸制备微球的工艺研究张海龙;邵爱平;杨俊杰;杨晓蕾【摘要】采用乳化溶剂挥发法，以聚乳酸为基础材料，以明胶为乳化剂，制备出了形态较好的聚乳酸微球。
重．最考察了油／水体积比、搅拌速率、乳化时间、PLA浓度、乳化剂浓度对微球的形成及其粒径的影响。
实验结果表明，经优化制备的聚乳酸微球光滑、圆整、分散性好，为下一步载药微球的制备提供了基础。
%Polylactic acid （PLA） microspheres with good appearance were prepared by O/W emulsion/solvent evaporetion method appling PLA as foundation material and gelatin as emulsifier. Effect of various factors, such as ratio of oil phase to water phase, stirring rate, emulsifying time, PLA concentration and gelatin concentration, on the sphericity and size of the crosslinked microspheres were mainly examined. The microspheres prepared by the optimtrm preparation method were smooth, regular in morphology, good decentralization, and the average partical size was20μm with narrow size distribut ion. The microspheres with required sizes and good drugreleasing properties could be synthesized through applying this craft.【期刊名称】《齐鲁师范学院学报》【年(卷),期】2012(027)002【总页数】4页(P131-134)【关键词】聚乳酸;微球;乳化溶剂挥发法;制备【作者】张海龙;邵爱平;杨俊杰;杨晓蕾【作者单位】齐鲁师范学院生物系,山东济南250013;济宁市任城区建筑设计院,山东济宁272100;齐鲁师范学院生物系,山东济南250013;齐鲁师范学院生物系,山东济南250013【正文语种】中文【中图分类】TB383聚乳酸（Polylactic acid or polylactide，PLA）是以速生资源玉米为主要原料，经发酵制得乳酸，再以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物，具有良好的热塑性和热固性，同时具有生物相容性和可生物降解性，在人体内最终代谢为水和二氧化碳，是美国食品药物管理局（FDA）已批准可用于人体的生物降解材料。
第45卷第5期 当 代 化 工 Vol.45，No.5 2016年5月 Contemporary Chemical Industry May，2016基金项目：陕西国防工业职业技术学院研究与开发项目，项目号：Gfy13—25。
收稿日期：2016-01-29 作者简介：马喜峰（1981-），男，陕西省西安市人，讲师，硕士，2004年毕业于西北大学制药工程专业，研究方向：化学工程及药物制剂与应用。
E-mail：282330068@。
可生物降解型高分子材料聚乳酸及其微球制备研究马 喜 峰（陕西国防工业职业技术学院， 陕西 西安 710302）摘 要：分析了直接聚合法、开环化聚合法合成聚乳酸的优缺点，综述了PLA 微球的三种制备方法：相分离法、溶剂挥发法和喷雾干燥法，并对各种方法进行了比较分析。
关 键 词：聚乳酸；微球；制备方法中图分类号：R 944.9 文献标识码： A 文章编号：1671-0460（2016）05-0977-03Study on Synthesis of Poly Lactic Acid as Biodegradable PolymerMaterial and Preparation of Its MicrospheresMA Xi-feng（College of Chemical Engineering, Shaanxi Institute of Technology, Shaanxi Xi’an 710302, China ）Abstract : Advantages and disadvantages of the direct polymerization method and open-loop polymerization method for synthesis of poly (lactic acid) were analyzed; three preparation methods of PLA microspheres were reviewed, including phase separation method, solvent evaporation method and spray drying method. And these methods were compared and analyzed.Key words : polylactic acid ；microspheres ；preparation method聚乳酸( PLA )，是近年来人们开发的一种环保型高分子聚合材料，是由植物发酵产物乳酸( LA )在特定条件下缩水聚合而成，具有生物相容性、物理机械性、可降解性等优良的性能[1]，作为药物助剂在人体内可被分解代谢，终极产物为CO 2和H 2O，对人体无任何毒副作用。
以可生物降解型高分子材料PLA 为载体，将其制成包裹药物的球形微粒，到达体内相应部位后，聚乳酸缓慢分解为CO 2和H 2O，与此同时，药物也在相应部位释放出来，局部药物浓度提高，治疗指数升高[2-4]。
此项研究和应用具有很高的临床应用价值。
1 PLA 的合成当前，乳酸直接缩合聚合（称直接聚合法）和丙交酯开环聚合（称开环化聚合法）被人们所研究[1]，[5]。
直接聚合法（Irect polycondensation，即 PC）是由乳酸（LA）直接缩合聚合而成PLA。
开环化聚合法（Ring opening polymerization，即 ROP），先将乳酸缩水缩合生成丙交酯，再将丙交酯提纯后开环聚合最终生成PLA。
1.1 直接聚合法直接聚合法是将D，L-LA 在一定条件下，聚合脱水，一步步缩合成聚乳酸的。
但不能生成高分子量的PLA，第一个受限因素是，随着反应的进行，聚合物的分子量不断增加，体系变得粘稠，剩余水分子很难再继续从系统中脱去，PLA 的相对分子质量也基本不变，不会再增加；第二个受限因素是，此反应是在高温低压的条件下进行的，形成的高分子量聚乳酸存在解聚现象。
此法制取PLA 的工艺简单，生产成本不高，缺点是相对分子质量较小。
夏璐等[6]用磷钨酸（P 2O 5·24(WO 3)·44(H 2O)）作催化剂，催化剂与原料质量比为1∶200，低压（2 000 Pa），在170 ℃下聚合6 h，所得的PLA 相对分子质量（Mr）达6.7×103。
1.2 丙交酯开环化聚合法目前，很多研究均集中在用丙交酯开环化聚合生产聚乳酸[7]。
该法以辛酸亚锡为催化剂，能合成高分子质量的PLA。
第一步，由乳酸（Lactic acid）生成丙交酯（Lactide）。
第二步，由丙交酯（Lactide）生成PLA，又称DOI:10.13840/21-1457/tq.2016.05.033978 当 代 化 工 2016年5月聚丙交酯（Lolylactide）。
开环聚合法虽然合成的PLA 分子量高，但要得到高纯度的聚合级丙交酯，需要除杂设备，除净化和分离丙交酯外，开环聚合的产物还含有较多的丙交酯杂质，产物的纯化过程也耗费较高。
此法的工艺较长，生产成本较高，阻碍了聚乳酸大规模商品化的进程。
Shimadzu、Dupont 和NatureWorks 一些公司已用这种方法生产PLA [8]，采用辛酸亚锡为催化剂、40～180 ℃、2～5 h 得到了分子量高达106的PLA。
龚明等[9]用间接聚合法制备出的PLA 分子量达46 200。
贾玉亮[10]以单体和催化剂（辛酸亚锡）的摩尔比5 600∶1、聚合温度130 ℃、反应36 h,聚乳酸的分子量达36 000。
2 PLA 微球的制备PLA 微球的制备方法主要有三种：相分离法、溶剂挥发法和喷雾干燥法[11-14]。
2.1 相分离法此法是一种制备纳米级微球的新方法，先将药物分散于PLA 的溶液中作为凝聚核，再在溶液中加入絮凝剂而降低PLA 的溶解度，随着溶液不断的搅拌和PLA 的溶解度的降低，PLA 析出并且附着在凝聚核上，将沉淀洗涤、干燥后就能得到形态较好的微球。
Carrasquill 等[15]用此法制备了牛血清白蛋白（BAS）微球。
取2 mL 含PLA 10％的CH 2Cl 2溶液，向其中加入40 mL 的BAS，以2 mL/min 的速度向该溶液中加入絮凝剂[(CH 3)2SiO]n ，磁力搅拌下形成微球，用C 7H 16洗涤、干燥后得牛血清白蛋白（BAS）微球，微球表面圆滑，成球性好。
郁晓等[16]用PLA 和两性霉素B 作原料，以CH 3COCH 3和H 2O 为溶剂/非溶剂体系,加入共溶剂,用相分离法制备了PLA 微球,制成的微球除粒径小、成球性好外,粒径分布也较窄,颗粒分散性较好，包封率达50.7％。
相分离的过程是十分复杂的，投料比、搅拌方式、搅拌速率、絮凝剂的加入时间、加入量等均对微球的载药量和形态产生影响，进而影响药物的释放特性[17]。
该法能得到球形良好的微球,操作简单,易于实现工业化生产，缺点是载药量低，微球较大，容易发生粘连。
2.2 喷雾干燥法喷雾干燥法是先将物料分散或溶解成微小的液滴，喷入热空气中使液滴迅速收缩去除溶剂，使液滴干燥成粉末，最后收集。
熊素彬等[18]采用此法成功的制备出了氟尿嘧啶微球。
以CH 2Cl 2为溶剂溶解PLA，向该溶液中加入一定比例的氟尿嘧啶。
喷雾条件控制在进口温度（60+10）℃，出口温度（42+2）℃，空气流速700 L /h，吸气流速15 m 3/h，泵流速25 mL/min。
制得的微球表面光滑，载药量10.25％，包封率68.33％，粒径分布均匀。
孙爱平[19]采用此法制取了卡氮芥（BCNU）微球。
以CH 2Cl 2为溶剂溶解PLA，向该溶液中加入BCNU，PLA 与BCNU 的比例为19：1。
参数设置为：泵流速1.6 L/h，热风流量为0.45 m 3/min，高压气体出气量为10 L/min，进口温度60 ℃。
制得微球实际载药率7.58％，包封率75.27％。
该法在制取微球时需要控制好溶剂与溶质的比例、溶液粘度、喷雾和喷气的速率、温度等[20]，缺点是反应过程的条件控制较为复杂，不宜掌握，所得微球半径较大，最重要的是需要消耗大量的有机溶剂，易造成环境污染。
2.3 溶剂挥发法溶剂挥发法是将药物分散于用有机溶剂（通常用CH 2Cl 2）溶解的聚乳酸溶液中，然后将溶液乳化成小液滴分散于水中，有机溶剂CH 2Cl 2溶于水后再蒸发掉，乳化液滴逐渐变硬成球型，最后过滤、离心、干燥，得微球。
韩永涛等[21]用CH 2Cl 2为溶剂溶解PLA，将阿奇霉素分散于其中，加入含有1 mL 吐温-80的60 mL 明胶溶液中，搅拌40 min，所得乳液进一步蒸发去除CH 2Cl 2，用离心分离机分离15 min，转速调至 3 500 r/min，再用水冲去明胶，干燥，即得微球，载药量为18.6%,包封率68.3％。
张杰等[22]以CH 2Cl 2为溶剂配置0.05 mg/mL 的PLA 溶液，向其中加入40 mg 阿奇霉素，超声分散。
迅速将上述乳液加至含0.4 g 吐温-80的4％明胶水溶液中，搅拌3 h 挥发CH 2Cl 2，3 500 r/min 离心分离，过滤，蒸馏水冲去明胶，真空干燥得阿奇霉素/PLA 微球，平均载药量达0.042 1 mg/mg，载药率为6.69%，用电子显微镜（SEM）对微球的粒径及形态分析显示，微球表面圆滑，粒径分布均匀，平均100μm，体外释药性试验证明，具有明显的药物缓控释作用。
马喜峰等[23]采用溶剂挥发法，40 mg 阿奇霉素、0.05 mg/mL 的PLA 溶液、20 ℃、0.5 g 吐温-80，制得阿奇霉素/PLA 微球，载药量为7.24%，经体外释药试验，同样具有明显的药物缓控释作用。
第45卷第5期 马喜峰：可生物降解型高分子材料聚乳酸及其微球制备研究 979该法制备微球需要控制好以下几点: PLA浓度、溶剂的性质、搅拌方式、搅拌速率、反应时间、内外分散相溶剂及体积比等[24]。
该法的缺点要使用大量的有机溶剂，且该药物容易结晶于微球中并引起表面裂缝。
3 结 语微球是一种极有开发潜力的载体，已有研究将PLA、药物制成具有磁性的缓释微球，通过体外磁场将其引导到病变部位，聚乳酸缓慢分解为CO2和H2O，与此同时，药物也在相应部位释放出来，局部药物浓度提高，治疗指数升高[2-4]。
PLA直接合成法因有受限因素，虽操作、工艺简单，生产成本不高，但相对分子质量较小。
丙交酯开环化聚合法需要对丙交酯和产物PLA进行提纯工艺较长，生产成本较高，阻碍了聚乳酸大规模商品化的进程。
相分离法制取微球虽能得到形貌良好的微球,操作过程也较简单,容易实现工业化生产，但是载药量少，微球较大，容易发生粘等缺点也限制了这种方法的应用。
