生物降解高聚物的分子设计

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1、现代塑料加工应用2006年第18卷第2期•54•MODERNPLASTICSPROCESSINGANDAPPLICATIONS生物降解高聚物的分子设计汝高利斌许国忐（北京T.商大学材料科学与丄程系・100037）摘要：介绍生物降解高聚物的化学与物理改性方法•对牛物降僻高嬢物的应用及前廉作了较为全面的论述.关律词：生籀降解高聚物分子设计化学改性前最MolecularDesignsonBio-degradablePolymersGaoLibinXuGuozhi(DepartmentofMaterialScience&

2、EngineeringofBeijingTechnologyandBusinessUniversityf100037)Abstract；Thechemicalandphysicalmodificationmethodsofbiodegradablepolymerswereintroducedttheapplicationsandprospectofmoleculardesignsofbio-degradablepolymerswerereviewedcomprehensively.Keywords:bio-de

3、gradablepolymer;moleculardesign;chemicalmodification;prospect-般来说，生物降解高聚物指的是在生物或生物化学过程中可以发生降解的高分子化合物「门。生物降解岛聚物作为一种可自然降解材料，在环境保护以及待殊功能化应用方面起到了独特的作用而成为高分子材料科学研究热点之一。然而•生物降解髙分子虽具冇良好的生物降解性，但仍有力学性能差、价位高以及特殊功能化应用受限制等不足之处。为了达到降解性、实用性、经济性的统一•采用化学与物理的改性方法进行生物降解高聚物的开发已

4、成为极有发展前呆的研究领域之一。1生物降解高聚物分子设计的基本原则聚合物的生物降解机理依据聚合物的性质和自然环境的不同可分为2类⑵：一是通过活性或非活性水解将岛分子聚合物断裂成低相对分子质暈物质•然后发生生物同化（水•生物降解）；二是聚合物发生过氧化作用而断裂成低相对分子质散的物质•然后发生生物同化（氧化生物降解）•碳链高分子的降解机理属于此类。聚合物的生物降解性与化学结构冇很人关系•具有生物降解性的化学结构有：脂肪族酯键、肽键、脂肪族碰键、亚甲苹、氨基、酰胺基、烯胺基、芳香族偶氮基、脉基、氨呈甲酸乙酯等。另外•

5、高分子的形态、形状、相对分子质斌、氢键、取代基、分子链刚性、对称性等均会影响其生物降解性。所以•采取分子设计的原理开发降解性髙分子化合物•必须以具备可生物降解性的化学结构为基础，以材料的使用要求为目的•同时综合考虑加工性与经济性。2合成生物降解高聚物分子设计聚合物主链由易水解的脂肪族结构单元酯键连接而成时，聚合物主链柔顺•易被自然界中的多种微生物或动植物体内酶分解、代谢•最终收稿日期，20050915i改摘收到日期,2005-12-26・作者简介：高利弑•男•北京工商大学材料科学与工程系研究牛•，研究方向为生物降

6、解岛分子材料的研处开发.••北京市委组织部优秀人才专项苹金资助项目（200411X）500311）形成二氧化碳和水。因而•根据具有生物降解性的主链结构进行分子设计•以化学法可以合成多种具有该种主链结构的生物降解岛聚合物。化学法合成该类聚酣主要包括缩合聚合法及开环聚合法。缩合聚合法是指具有不同官能团如轻基、竣基的单体之间•通过脱水酣化•得到聚酯的过程。开环聚合法主要包括交酣类和各种内酯类的开环聚合。由开环聚合法可以合成各种类型的聚轻基烷酸酯•利用分子设计手段•根据材料使用要求，采用不同的环状单体，可以得到不同结构的

7、聚羟基烷酸酣。交酯类单体冇乙交酯、丙交酯；环内酣类有片丙内酯、》戊内酯心己内酯等。Spinu等3采用二辛酸锡为催化剂，以低相对分子质量的se端轻卑聚（匸己内酯）、聚环氧乙烷、聚四氢咲喃、聚二甲基硅氧烷等引发L■乳交酯聚合.再经偶合反应•得到多嵌段共聚物（ABA".其中・A,B代表嵌段系列。通过分子设计控制A・B段的长度，得到既有较低熔点•又有适当结晶度的聚合物•其热加工性能得到改善。此外•一些带功能侧皐的环状内陆利用分子设计控制其开环聚合及后继反应，可合成带有功能侧基的生物降解性聚酯•这类聚酯可通过反应将药物以共

8、价键形式引人侧基，形成药物携带体系。带竣酸侧基的聚酯被称为自降解聚酯•竣酸侧基的参与，能够加速主链中酯键的水解•使它们的生物降解变得更易进行⑷。3共聚改性分子设计在聚酣合成时，通常利用分子设计引入第三甚至第四组分进行共聚•合成具有更好应用杵能且降解速度可控的生物降解材料。脂肪族聚酯与芳香族聚酯共聚•不但能提高前者机械性能及热稳定性•还能降低后者的结晶度，改善降解行为。P飭