可降解高分子材料综述

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1、可降解高分子材料综述可降解高分子材料综述摘要：生物可降解高分子材料是一类清洁环保的材料，具有很广阔的前景。本文主要介绍可降解高分子的降解机理，天然可降解高分子、合成可降解高分子材料、生物降解性能的评价方法及其应用等方面综合概述了可降解高分子材料的基本知识。关键字：生物降解机理、可降解高分子、高分子材料引言：生物可降解高分子材料,是一种环保高分子材料,它是在一定条件下,能在微生物分泌酶的作用下由大分子分解为小分子的材料。在一次性用品、日常生活用品、农业用品,以及纺织和相关科学领域,生物可降解高分子材料都引起极大的关注,这种可降解高分子极大地改善了原来的高分子材料使用后无法自然

2、分解而产生大量废弃物的缺陷,能从根本上解决废弃物所造成的环境问题。另外这类材料可在生物体内分解,参与人体的新陈代谢,并最终排出体外。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。生物降解机理：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。高分子水合作用是由依靠范德华力和氢键维系的二次、三次结构的破裂引发的水合作用,其后高分子主链可能因化学或酶催化水解而破裂,高分子材料的强度降低。对交联高

3、分子材料强度的降低,可由高分子主链、交联剂、外悬基团的开裂等造成。高分子链的进一步断裂会导致质量损失和相对分子质量降低,最后相对分子质量足够低的分子链小段被酶进一步代谢为水、二氧化碳等物质。生物降解并非单一机理,而是一个复杂的生物物理、生物化学协同作用、相互促进的物理化学过程。天然生物可降解高分子：纤维素、淀粉、甲壳素、蛋白质等天然高分子在自然界资源丰富,第6页共6页可降解高分子材料综述这类自然生长、自然分解的产物完全无毒,但大多不具热塑性,成型加工困难,耐水性差,往往不能单独使用。现在一般将其和化学试剂反应,合成生物可降解高分子材料,掺混制成高分子合金,或对其进行改进,使

4、其具有可加工性。以下列举几种主要的天然可降解高分子材料及其应用。纤维素纤维素结构重复单元的B-(1-4)聚葡萄糖酐是非常稳定的联接,也易于形成氢键。因而,天然纤维素材料强度高,难以被大多数有机体所消化。不过,有两类纤维素材料经过结构改性而在工业上得到了广泛应用:一类是再生纤维素,另一类是化学改性纤维素。再生纤维素适合用于纤维与薄膜的制造,日本四国工业试验所开发了以乙酰多糖和纤维素为主要成分的高分子材料,试制的生物降解薄膜、无纺布、发泡塑料等已接近实用化。纤维素酯、纤维素醚、纤维素缩醛化合物等常用的化学改性纤维,其生物降解性与羟基反应的程度有关。因此加大纤维素羟基的反应程度也

5、是纤维素改性使用的一个方向。淀粉淀粉含有A(1-4)联接的聚糖直链淀粉和通过A(1-4)和A(1-6)联接成高度支化的支链淀粉。这两种联接都比B(1-4)联接弱。所以,在活体组织中,淀粉是可吸收的,纤维素是不可吸收的。但是,淀粉的热塑性很差,而亲水性过强,使其加工成型变得非常困难。因此,通常需要合成淀粉的衍生物,或与其它高聚物共混,如与聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酯等共混,可以形成生物降解性能良好的高分子材料。甲壳质甲壳质是由2-乙酰氨基2-脱氧-B-D-萄萄糖通过B(1,4)苷键连接而成的线性聚合物,普遍存在于虾、蟹、昆虫等动物的壳内。由于具有高结晶度与较多的氢

6、键,甲壳质的溶解性能很差,只能被一些强质子酸所溶解。但甲壳质在碱性条件下脱乙酰成为甲壳胺(或壳聚糖),其溶解性能比甲壳质好。甲壳质经过酰胺化、羧基化、氰基化、酸化改性,提高了溶解性,现在在医疗上可用作外科手术线,人造皮肤等。甲壳质是自然界中唯一呈碱性的多糖,其生物相容性、生物活性优异,生物降解性好,降解产物无毒,还具有许多独特的性质如抗菌、抗微生物、促进伤口愈合等等。因此,对甲壳质的开发与研究也越来越受到重视。目前,美国、日本已在碱性条件下使用甲壳质脱乙酸,从中得到壳聚糖,再由壳聚糖开发出了一系列可生物降解制品,如絮凝剂、外科缝线、人造皮肤、缓释药膜材料、固定酶载体、分离膜

7、材料等。第6页共6页可降解高分子材料综述合成生物可降解高分子材料：与天然可降解高分子材料相比,合成生物可降解高分子材料的优点是:合成高分子更不易产生免疫性,而且比许多天然高分子有更好的生物相容性。在化学合成中,通过仔细控制单体比率、温度等条件可得到不同的产物,从而具有不同的物理性能。合成高分子材料的机械性能容易通过化学和物理方法改性。微生物合成高分子材料此类型的合成过程是通过用葡萄糖或淀粉类对微生物进行喂养,使它在体内吸收并发酵合成出两类高分子,一类是微生物多糖,一类是微生物聚酯,它们都具有生物降解性。微生物聚酯具