聚乳酸是如何降解的？

時間：2024-05-21作者：深圳市深德鴻環(huán)保新材料有限公司瀏覽：15

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(xué)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(hù)環(huán)境非常有利，是公認(rèn)的環(huán)境友好材料。

01、降解機(jī)制：

聚乳酸（）分子結(jié)構(gòu)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(yīng)用于醫(yī)學(xué)、藥學(xué)等許多方面，如用作手術(shù)、藥物控制釋放系統(tǒng)等等。

由于乳酸具有旋光性,因此對應(yīng)的聚乳酸有三種：A、PLLA、LA(消旋)。

PLLA和A是部分結(jié)晶高分子，力學(xué)強(qiáng)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(fēng)-乳酸能被人體代謝，因而比D-具競爭力。

02、體內(nèi)降解

的水解是個復(fù)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(kuò)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(zhì)中或植人體內(nèi)后，發(fā)生材料吸水。水性介質(zhì)滲入聚合物基質(zhì)，導(dǎo)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(jìn)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(yīng) 。
隨著降解進(jìn)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(jìn)一步增大內(nèi)外差異。當(dāng)內(nèi)部材料轉(zhuǎn)變成可溶性齊聚物并溶解在水性介質(zhì)中時，就會形成表面由沒有降解的高聚物組成的中空結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步降解才使低聚物水解為小分子，后溶解在水性介質(zhì)中。
整個溶蝕過程是由不溶于水的固體變成水溶性物質(zhì)。
宏觀上是材料整體結(jié)構(gòu)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(xué)分解，如分子量變小、分子鏈斷開和側(cè)鏈斷裂等，變?yōu)樗苄缘男》肿佣M(jìn)入體液，被細(xì)胞吞噬并被轉(zhuǎn)化和代謝。

3、體外降解

聚乳酸的分解有兩個階段：經(jīng)水解反應(yīng)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(jìn)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(yīng)可輕易完成，分解的速度也較快。在不容易產(chǎn)生水解反應(yīng)的環(huán)境下，分解過程是循序漸進(jìn)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(xì)菌對不同構(gòu)形的聚乳酸的降解情況是不同的。研究結(jié)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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• 詞條

  詞條說明

• 可降解材料PHA的應(yīng)用領(lǐng)域和對環(huán)境的影響

  PHA是由很多細(xì)菌合成的一種胞內(nèi)聚酯，在生物體內(nèi)主要是作為碳源和能源的貯藏性物質(zhì)而存在，它具有類似于合成塑料的物化特性及合成塑料所不具備的生物可降解性、生物相容性、光學(xué)活性、壓電性、氣體相隔性等許多性能。PHA是一種可降解的新型生物材料，也是生物合成的碳中和生物降解材料，PHA制品進(jìn)入海洋后，約1-3年即可實現(xiàn)自然降解，相比普通塑料動輒數(shù)的降解周期大大加速。同時，純的PHA產(chǎn)品對海洋和陸地動物無害

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  聚乳酸是一種新型的生物基可降解材料，以可再生植物資源（如：玉米，秸稈）為原料，經(jīng)糖化、發(fā)酵、聚合而成的高分子聚合物?？梢詫崿F(xiàn)“種植固碳一發(fā)酵排碳一生產(chǎn)排碳一分解排碳”的自閉環(huán)系統(tǒng)，能夠大幅減少當(dāng)前石油路線生產(chǎn)塑料的碳排放。農(nóng)作物中的淀粉、纖維素、半纖維素等多糖經(jīng)各種生物酶的作用分解為葡萄糖等單糖；然后通過生物發(fā)酵技術(shù)，利用微生物（例如乳酸菌）發(fā)酵，代謝出乳酸，經(jīng)提純處理后，制得高純度L-乳酸；再利

• 聚乳酸可生物降解材料，為什么能成為環(huán)保的寵兒？

  聚乳酸（）是一種新型的生物降解材料，使用可再生的植物資源（如玉米）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(xué)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降解，終生成二氧化碳和水，不污染環(huán)境，這對保護(hù)環(huán)境非常有利，是公認(rèn)的環(huán)境友好材料。聚乳酸的優(yōu)點：1、原材料來源充足生產(chǎn)聚乳酸的原料為玉米等可再生性資