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1、生物可降解材料主講人：雷雪2021/8/22無機生物材料Contents生物降解材料概況1生物降解材料的種類與性能2生物降解材料的降解機理3生物降解材料的應用范圍4面臨的問題和解決辦法6生物降解材料發(fā)展趨勢522021/8/22無機生物材料生物降解材料概況生物降解材料是20世紀80年代后隨著環(huán)境、能源等矛盾的凸顯而發(fā)展起來的新型材料，作為一種可自然降解的材料，在環(huán)保方面起到了獨特的作用，其研究和開發(fā)已得到迅速發(fā)展，作為解決“白色污染”最為有效的途徑，已引起環(huán)境專家、材料學家及更多領域人士的關注。據美國
2、ASTM（材料和實驗協(xié)會）定義：生物降解材料是在細菌、真菌、藻類等自然界存在的微生物作用下能發(fā)生化學、生物或物理作用而降解或酶解的高分子材料。32021/8/22無機生物材料生物降解材料的種類與性能主要包括聚β-羥基丁酸酯(PHB)、聚羥基戊酸酯等，它們同屬于聚羥基烷酸酯(PHA)。其中，聚羥基丁酸是低毒材料，目前已被用于藥物控釋、縫合線和人工皮膚等。大多是在分子結構中引入酯基的脂肪族聚酯，其制備方法主要包括縮合聚合和開環(huán)聚合。由生物體內提取或自然環(huán)境中直接得到的一類大分子，具有良好的生物相容性和可降
3、解性，但機械性能較差。天然高分子可降解材料微生物合成的可降解材料人工合成可降解材料按照結構與組成，可分為天然蛋白質、多糖及其衍生物，此外還包括一些生物合成聚酯。典型的蛋白類、多糖類物質及其衍生物有膠原、膠、環(huán)糊精、淀粉、葡聚糖、殼殼糖、透明質酸、纖維素、海藻酸衍生物、硫酸軟骨素和肝素等。但高分子量的聚酯，只能通過開環(huán)聚合方法合成，因為縮聚反應受反應程度和反應過程中產生的水的影響，很難獲得高分子量的產物。目前已開發(fā)的主要產品有聚乳酸(PLA)、聚己內酯(PCL)、聚乙醇酸(PGA)、聚乙醇酸交酯、聚丙醇
4、酸交酯、聚琥珀酸丁二酯(PBS)等。42021/8/22無機生物材料生物降解材料的可降解機理由于生物細胞增長而使聚合物組分水解、電離或質子化而發(fā)生機械性破壞，分裂成低聚物碎片生物物理作用微生物侵蝕導致材料分裂或氧化崩裂酶直接作用微生物對聚合物作用而產生新物質(CH4，CO2和H2O)生物化學作用生物降解材料的生物降解，是指生物降解材料在生物作用下發(fā)生降解、同化的過程。發(fā)揮生物降解作用的微生物主要包括真菌、霉菌或藻類，降解機理主要可分為3類：52021/8/22無機生物材料生物降解材料的應用范圍生物降解
5、材料的應用范圍環(huán)保領域水資源環(huán)境領域食品容器和包裝行業(yè)農林業(yè)方面醫(yī)學領域外科手術縫合線藥物緩釋劑骨固定材料人造皮膚62021/8/22無機生物材料生物降解材料發(fā)展趨勢聚羥基脂肪酸酯淀粉聚乳酸聚己內酯聚丁二酸丁二醇酯五大熱門可降解材料近年來比較活躍最理想的生物可降解材料是利用可再生資源，即利用生物合成的方法得到的生物材料。這種生物材料可以被生物所重新利用，能夠降解，產物最好是二氧化碳和水，從而使這種材料的生產和使用納入自然界的循環(huán)。72021/8/22無機生物材料生物降解材料發(fā)展趨勢淀粉及其衍生物因為生
6、物降解性好，價格低廉而被改性作為填充塑料的重點，并且其接枝物在很多方面具有廣泛的應用前景。利用植物中的淀粉、纖維素和木質素等，以及利用動物中的殼聚糖、氨基葡聚糖、動物膠，以及海洋生物的藻類等，可制造有價值的生物可降解聚合物。高含量淀粉基聚合物則可以做為完全生物降解型聚合物。因而，將淀粉改性后，與聚己內酯等生物合成的降解聚合物共混，以此來提高材料的降解性和力學性能，已經成為當前生物降解材料研究的熱點之一。淀粉8淀粉應用2021/8/22無機生物材料9環(huán)保玉米淀粉牙簽淀粉的用途十分廣泛,可制作粘膠,塑料,
7、食品等多種產品。如名菜豬肉燉粉條是用紅薯淀粉做的，龍口粉絲是用綠豆淀粉做的。淀粉牙簽一般是用玉米和綠豆的淀粉制成。淀粉牙簽經濟環(huán)保，能避免大量森林資源被砍伐，它是國際綠色工業(yè)浪潮的必然產物，具有很強的市場潛力和競爭力。生物降解材料發(fā)展趨勢由生物合成的聚乳酸可作為天然生物材料，它是由生物發(fā)酵產生的乳酸經人工化學合成而得到的聚合物，但仍保持著良好的生物相容性和生物可降解性，具有與聚酯相似的防滲透性，同時具有與聚苯乙烯相似的光澤度、透光性和加工性。2021/8/22無機生物材料聚乳酸包裝材料塑料型材、薄膜化
8、工用無紡布藥物載體組織工程支架材料減少給藥次數和給藥量10聚乳酸2021/8/22無機生物材料11聚乳酸應用2021/8/22無機生物材料聚乳酸包裝袋12聚乳酸應用聚乳酸人造皮膚聚乳酸導管支架2021/8/22無機生物材料13組織工程組織工程耳朵組織工程支架示意圖2021/8/22無機生物材料142021/8/22無機生物材料生物降解材料存在的主要問題價格昂貴，不易推廣應用加工困難，尚未完全達到實用階段降解可控、回收利用等技術不足尚無統(tǒng)一評價方法和標準人
