生物降解材料是如何做到降解的呢？

時間：2024-05-15作者：深圳市深德鴻環(huán)保新材料有限公司瀏覽：18

聚乳酸（）是一種新型的生物基及可再生生物降解材料，使用可再生的植物資源（如玉米、木薯等）所提出的淀粉原料制成。淀粉原料經(jīng)由糖化得到葡萄糖，再由葡萄糖及一定的菌種發(fā)酵制成高純度的乳酸，再通過化學合成方法合成一定分子量的聚乳酸。

其具有良好的生物可降解性，使用后能被自然界中微生物在特定條件下降解，終生成二氧化碳和水，不污染環(huán)境，這對保護環(huán)境非常有利，是公認的環(huán)境友好材料。

降解機制

聚乳酸（）分子結構式如圖，其中的酯鍵易水解，能在體內(nèi)或土壤中經(jīng)微生物的作用降解生成乳酸，代謝終產(chǎn)物是水和二氧化碳，所以對人體不會產(chǎn)生毒，使用非常。

因此，聚乳酸已經(jīng)被應用于醫(yī)學、藥學等許多方面，如用作手術、藥物控制釋放系統(tǒng)等等。

由于乳酸具有旋光性,因此對應的聚乳酸有三種:A、PLLA、LA(消旋)。

PLLA和A是部分結晶高分子，力學強度較好，常用作醫(yī)用和外科矯形材料。物控釋制劑常采用PLLA和LA,但多的是使用LA。PLLA的降解產(chǎn)物L-乳酸能被人體代謝，因而比D-具競爭力。

——體內(nèi)降解

的水解是個復雜的過程，主要包括4個現(xiàn)象：吸水、酯鍵的斷裂、可溶性齊聚物的擴散和碎片的分解。

降解的主要方式：本體侵蝕。

材料浸入水性介質中或植人體內(nèi)后，發(fā)生材料吸水。水性介質滲入聚合物基質，導致聚合物分子鏈松弛，酯鍵開始初步水解，分子量降低，逐漸降解為低聚物。

聚乳酸的端羧基(由聚合引入及降解產(chǎn)生)對其水解起催化作用，隨著降解的進行，端羧基量增加，降解速率加快，從而產(chǎn)生自催化現(xiàn)象。

內(nèi)部降解快于表面降解，這歸因于具端羧基的降解產(chǎn)物滯留于樣品內(nèi)，產(chǎn)生自加應。隨著降解進行，材料內(nèi)部會有越來越多的羧基加速內(nèi)部材料的降解，進一步增大內(nèi)外差異。

當內(nèi)部材料轉變成可溶性齊聚物并溶解在水性介質中時，就會形成表面由沒有降解的高聚物組成的中空結構。

進一步降解才使低聚物水解為小分子，后溶解在水性介質中。

整個溶蝕過程是由不溶于水的固體變成水溶性物質。

宏觀上是材料整體結構破壞，體積變小，逐漸變?yōu)樗槠笕芙獠⒈蝗梭w吸收或排出體外。

微觀上是聚合物大分子鏈發(fā)生化學分解，如分子量變小、分子鏈斷開和側鏈斷裂等， 變?yōu)樗苄缘男》肿佣M入體液，被細胞吞噬并被轉化和代謝。

——體外降解

聚乳酸的分解有兩個階段：經(jīng)水解反應分解之后再靠微生物分解。

在自然環(huán)境中發(fā)生水解，通過主鏈上不穩(wěn)定的酯鍵水解而成低聚物，然后，微生物進入組織物內(nèi)，將其分解成二氧化碳和水。

在堆肥的條件下（高溫和高濕度），水解反應可輕易完成，分解的速度也較快。在不容易產(chǎn)生水解反應的環(huán)境下，分解過程是循序漸進的。

微生物在自然界中普遍存在，聚乳酸可以被多種微生物降解。如鐮酶，青霉菌，腐殖菌等。

不同細菌對不同構形的聚乳酸的降解情況是不同的。研究結果表明，鐮酶、青霉菌都可以吸收D,L 乳酸，部分還可以吸收可溶的聚乳酸低聚物。

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