生物材料论文：生物降解高分子材料的研究与应用.doc

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1、生物材料论文：生物降解高分子材料的研究与应用前言　　生物降解材料是20世纪80年代后随着环境、能源等矛盾的凸显而发展起来的新型材料，作为一种可自然降解的材料。在环保方面起到了独特的作用，其研究和开发已得到迅速发展，作为解决“白色污染”最为有效的途径，已引起环境专家、材料学家及更多领域人士的关注。　　1　生物降解高分子材料的降解机理　　生物降解机理和光一生物降解机理，完全生物降解机理大致有三种途径：①生物物理作用：由于生物细胞增长而使聚合物组分水解，电离质子化而发生机械性的毁坏，分裂成低聚物碎片：②生物化学作用：微生物对聚合物作用而产生新物质(

2、CH4、C02和H20)；③酶直接作用：被微生物侵蚀部分导致材料分裂或氧化崩裂。而光一生物降解机理则是材料中的淀粉等生物降解剂首先被生物降解，增大表面，体积比，同时，日光、热、氧引发光敏剂等使高聚物生成含氧化物。并氧化断裂，分子量下降到能被微生物消化的水平。进一步研究发现。不同的生物降解高分子材料的生物降解性与其结构有很大关系，包括化学结构、物理结构、表面结构等。　　对不同种类的生物降解材料而言，它们降解机理的不同决定了它们具有不同的性质。天然降解高分子材料，其本身来源于生物体，能保证足够的细胞及组织亲和性，降解周期一般较短，最终降解产物为多

3、糖或氨基酸，容易被机体吸收，但是这种材料力学性能差，难于满足组织构建的速度要求，应用时需要进行改性。化学合成的生物降解材料的组成、结构和降解行为更易于控制，比如降解速度和强度可调，易构建高孔隙率三维支架，但材料本身对细胞亲和力弱。往往需要引入适量能促进细胞黏附和增值的活性基团、生长因子或黏附因子等。　　2　生物降解材料的应用　　2.1　聚合物超细纤维组织工程支架　　组织缺损和创伤修复的研究和发展与生物材料同步，在上世纪60年代中期，合成性纤维开始用于烧伤治疗的人工皮肤，在70年代致力于对植入物的人工表面处理，避免引起血液凝集，如在材料表面引入

4、肝素复合物涂层等。1987年提出了“组织工程”的概念，为修复病损的组织和器官提供了一种新的治疗途径，它是建立在细胞培养、天然材料提纯、人工材料合成、移植技术等基础上的一门学科，其中支架材料起着支撑细胞生长、引导组织再生、控制组织结构和释放生物活性因子等作用，是决定其成败的关键因素之一。具有良好生物相容性的可生物降解高分子合成材料经过适宜的制备工艺，构建具有仿细胞外基质结构、适当力学强度、生物活性物质载体功能的组织工程支架，逐渐成为新的研究热点。制备三维多孔支架的方法有纤维粘接法、相分离法、气体发泡法、溶液浇注2沥滤法、固体自由成型法、颗粒烧结

5、法等。聚合物纳米纤维的一个独特性能是它与生物天然的细胞外基质结构类似，纤维间结合较弱，即使较小的孔细胞也可进入，从而提高了支架材料的细胞渗透性。细胞进入后可调节其生长空间，尺寸比细胞小的纤维可与细胞产生较强的相互作用，同时细胞沿纤维走向有一定的趋向性。目前相分离法、自组装法、模板法和静电纺丝法可用于构建超细纤维组织工程支架。‘聚乳酸及其共聚物等的电纺超细纤维制成三维多孔材料已尝试作为细胞生长和组织形成的骨架，但目前主要是探讨纤维的组成、直径及表观形貌对细胞粘附及生长行为的影响。　　2.2　医学领域　　在医学领域。生物降解材料已被广泛用于药品缓

6、释包衣、外科医用植入材料、麻醉抗拮用材料、药物释放载体、非永久性植入器械等医学用品，及组织修复替代物等组织工程的研究领域，主要体现在以下几方面。外科手术缝合线理想的缝合线应在体内有良好的适应性、无毒、无刺激性。且在体内保持一定时间的强度后能被组织吸收，其缝合、打结性能以及柔性等方面都应符合操作要求。　　2.3　农业方面　　生物降解高分子材料的第二大应用领域是农业，我国是农业大国，每年农用薄膜、地膜、农副产品保鲜膜、育秧钵及化肥包装袋等用量很大。普通农用薄膜难回收。在自然环境中不易降解，不仅污染环境，而且残弃的塑料膜在土壤中逐步积累，会使土壤透

7、气性降低。阻碍农作物根系发育和对水分、养分的吸收。导致农作物减产。生物降解高分子材料可在适当的条件下经有机降解过程成为混合肥料，或与有机废物混合堆肥，特别是用甲壳素，壳聚糖制备的生物降解高分子材料或含有甲壳素，壳聚糖的生物降解高分子材料，其降解产物不但有利于植物生长。还可改良土壤环境。现在开发使用的可生物降解农用地膜可在田里自动降解，变成动、植物可吸收的营养物质，这样不但减轻了环境污染，还有益于植物的生长，达到循环利用的目的。除此之外，农用生物降解高分子材料开发的主要产品还有育苗钵、肥料袋、堆肥袋等。　　3　可生物降解聚合物的研究和应用展望　

8、　在可生物降解聚合物合成方面，旨在赋予聚合物组成、结构、分子量等物理特征、降解行为和降解速度的可调性。在功能性可生物降解聚合物方面，提高对环境刺激的快速响应性、灵敏