生物降解聚乳酸(**)的改性及应用介绍
聚乳酸(**)是一种具有优良的生物相容性和可生物降解性的合成高分子材料。**这种线型热塑性生物可降解脂肪族聚酯是以玉米、小麦、木薯等一些植物中提取的淀粉为较初原料,经过酶分解得到葡萄糖,再经过乳酸菌发酵后变成乳酸,然后经过化学合成得到高纯度聚乳酸。仁聚聚乳酸制品废弃后在土壤或水中,30天内会在微生物、水、酸和碱的作用下彻底分解成CO2和H2O,随后在太阳光合作用下,又成为淀粉的起始原料,不会对环境产生污染,因而是一种完全自然循环型的可生物降解材料。
1.2 仁聚聚乳酸的基本性质
由于乳酸具有旋光性,因此对应的聚乳酸有三种:PDLA、PLLA、PDLLA(消旋)。常用易得的是PDLLA和PLLA,分别由乳酸或丙交酯的消旋体、左旋体制得。
聚乳酸(**)是一种真正的生物塑料,其无毒、无刺激性,具有良好的生物相容性,可生物分解吸收,强度高,不污染环境,可塑性好,易于加工成型。由于聚乳酸优良的生物相容性,其降解产物能参与人体代谢,已被美国食品医药局(FDA)批准,可用作医用手术缝合线、注射用胶囊、微球及埋植剂等。
同时聚乳酸存在的缺点是:(1) 仁聚聚乳酸中有大量的酯键,亲水性差,降低了它与其它物质的生物相容性;(2)聚合所得产物的相对分子量分布过宽, 仁聚聚乳酸本身为线型聚合物,这都使聚乳酸材料的强度往往不能满足要求,脆性高,热变形温度低(0146MPa负荷下为54℃),抗冲击性差;(3)降解周期难以控制;(4)价格太贵,乳酸价格以及聚合工艺决定了**的成本较高。这都促使人们对聚乳酸的改性展开深入的研究。
2、聚乳酸的改性
正由于聚乳酸的上述缺点,使得目前通过对聚乳酸进行增塑、共聚、共混和复合等改性方法来改进仁聚聚乳酸的力学性能,改善其亲水性,并使其降解性能不受影响,从而能更好地满足生物医用以及环保的应用。
2.2 共聚改性
共聚改性是目前研究较多的用来提高聚乳酸柔性和弹性的方法,其主旨是在仁聚聚乳酸的主链中引入另一种分子链,使得PLLA大分子链的规整度和结晶度降低。
2.3 共混改性
较普通和重要的可生物降解聚合物都是脂肪族的聚脂如仁聚聚乳酸(**)、聚(ε2己内酯)(PCL)、聚氧化乙烯(PEO)、聚羟基脂肪酸丁酯(PHB)、聚乙醇酸(PGA)。然而,任何一种都有些短处从而限制了其应用。共混改性是另一类可以改善材料的机械性能和加工性能,并且降低**成本的有效途径。共混物样品的制备方法目前广泛采用以下几种方式:熔融共混法、溶液浇铸成膜法、溶解P沉降法、用水作发泡剂,单螺杆或双螺杆挤出机制备发泡材料。
2.4 复合改性
将聚乳酸与其它材料复合旨在解决仁聚聚乳酸的脆性问题,达到增强的目的,使其能满足于作为骨折内固定材料的用途。 3、聚乳酸的应用
3.1 在生物医学上的应用
目前可用的医用高分子材料有聚四氟乙烯、硅油、硅橡胶等数十种,但是从生物医学的角度上来看,这些材料还不算理想,在使用过程中多少有些副作用,而仁聚聚乳酸是应运而生的一种新型医用高分子材料.
3.2 **在纺织领域的应用
**在纺织领域的研究应用开发是较近10年左右开始的。聚乳酸可用纺粘法或熔喷法直接制成非织造布,也可先纺制成短纤维,再经干法或湿法成网制得非织造布。仁聚聚乳酸非织造布用于农业、园艺方面,可用作种子培植、育秧、防霜及除草用布等;在医疗卫生方面,可用作手术衣、手术覆盖布、口罩等,也可用作尿布、妇女卫生巾的面料及其他生理卫生用品;在生活用品方面,可用作衣料、擦揩布、厨房用滤水、滤渣袋或其他包装材料。
3.3 **在包装领域的应用
**在包装领域的用途主要可用做包装带、包装用膜、农用薄膜、泡沫塑料、餐具、园艺用膜、冷饮杯等。2002年日本一学者开发了具有生物降解性和优良的机械性能以及柔韧性的包装带,该包装带材料由结晶性仁聚聚乳酸、增塑剂和无机填料组成,适用于自动包装机], 中国科学院长春应用化学研究所韩常玉等研制了过氧化物交联可生物降解聚乳酸泡沫塑料和含扩链剂可生物降解聚乳酸泡沫塑料],具有优异的物理性能,使用后可完全生物降解。
4、展望
聚乳酸材料有着勿庸置疑的优点,如良好的可降解性、生物相容性等,在当今社会必然有着广阔的研究和应用前景。但它的缺点大大地阻碍了它的实际应用。针对仁聚聚乳酸材料的这些缺陷,今后的研究工作可以从以下几方面展开:简化和缩短工艺流程,降低聚乳酸材料的成本;开阔思路,尝试用新材料对聚乳酸进行改性;提高聚合物的强度及解决植入后期反应和并发症等方面的问题;在药物控释上用于其他多肽、蛋白、疫苗及基因药物等有着良好的前景。
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