聚乳酸的應(yīng)用前景

李玲芝

摘要：本文首先介紹了隨著綠色發(fā)展需求的增長(zhǎng)，聚乳酸作為一種新型的可降解材料受到廣泛關(guān)注，又闡述了聚乳酸在生物醫(yī)學(xué)、生活、工農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用。最后基于政府對(duì)綠色產(chǎn)業(yè)的支持和資源短缺的現(xiàn)狀，并針對(duì)聚乳酸的合成工藝復(fù)雜等缺陷，對(duì)這種可降解材料的應(yīng)用前景進(jìn)行總結(jié)和展望。

關(guān)鍵詞：聚乳酸；高分子材料；應(yīng)用；前景展望

前言

當(dāng)前為解決因不可降解材料造成的“白色污染”問題，各國家都在大力研究和開發(fā)可降解的新型材料。聚乳酸，又稱聚丙交脂，簡(jiǎn)稱PLA（Polylactic acid）。其工業(yè)合成的普遍方法是[1]從玉米、小麥、麥稈等谷物或植物秸稈中提取淀粉后，在淀粉酶的作用下將其生成葡萄糖，再經(jīng)發(fā)酵得到乳酸[2]，最后通過一系列的化學(xué)合成來制取。經(jīng)水解或者微生物分解后，會(huì)生成二氧化碳和水，對(duì)大氣和土壤無污染，具有優(yōu)良的可控制降解性、生物相容性、較好的成膜性和結(jié)晶性能[3]，被認(rèn)為是最具潛力的可生物降解高分子材料[4]。

1聚乳酸的應(yīng)用

1.1生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域

1.1.1藥物緩釋材料

聚乳酸作為緩釋藥物載體時(shí)，有微型包覆膜可有效地控制藥物劑量平穩(wěn)的進(jìn)行釋放；還有藥物緩釋膠囊，有效地延長(zhǎng)藥物釋放時(shí)間，使血液和藥物濃度保持相對(duì)平衡，降低了藥物集中吸收時(shí)對(duì)腸胃等人體器官造成的刺激及毒副作用[5]。

1.1.2骨科內(nèi)固定材料

骨科內(nèi)固定材料常被用于骨科手術(shù)中，大多數(shù)使用不銹鋼金屬材料。長(zhǎng)時(shí)間使用會(huì)引起骨質(zhì)疏松、自身骨退化等問題。聚乳酸的出現(xiàn)不僅彌補(bǔ)了金屬材料的缺陷，還免除了愈后二次手術(shù)所造成的身體和經(jīng)濟(jì)上的負(fù)擔(dān)[6]。

1.1.3手術(shù)縫合線

聚乳酸及其聚合物有一定的力學(xué)強(qiáng)度和抗張強(qiáng)度，可對(duì)降解速度進(jìn)行控制，并在傷口愈合過程中縫合線可被機(jī)體自動(dòng)進(jìn)行降解并吸收，受到醫(yī)學(xué)界的廣泛關(guān)注并已應(yīng)用于各類手術(shù)當(dāng)中[7]。

1.1.4組織工程支架材料

聚乳酸作為細(xì)胞外基質(zhì)植入體內(nèi)時(shí)，可以促使種子細(xì)胞逐漸發(fā)展成為一個(gè)具有完整功能的組織[8]。目前一些如軟骨、皮膚、神經(jīng)、腱等[9]組織支架已取得了較為顯著的研究成果。

1.1.5免疫治療佐劑

免疫治療逐漸成為癌癥治療的新手段，但該技術(shù)還處于不成熟階段，所以要探索更多的新途徑彌補(bǔ)缺陷。COUMES等[10]介紹了一種新免疫治療佐劑，即肽/聚合物L(fēng)D-indoolicidin-PEG-PLA。該佐劑用腫瘤相關(guān)抗原TAA配置和角鯊烯-水乳液利用卵清蛋白（OVA）/EG7細(xì)胞共同作用后，可以引發(fā)抗原的特異性免疫反應(yīng)。

1.2生活領(lǐng)域

1.2.1纖維制品

聚乳酸纖維能與各種天然纖維混紡，形成聚乳酸纖維。因其有絲感外觀，柔軟和干燥的觸感，所以主要用于內(nèi)衣、運(yùn)動(dòng)服、T恤、禮服等服裝的制造。也可用于聚乳酸纖維和棉紗制造成混紡織、牙刷和毛巾等生活產(chǎn)品中[11]。

1.2.2可降解塑料制品

聚乳酸主要用來生產(chǎn)包裝帶、餐具、一次性餐盒、泡沫塑料、保鮮膜等[12]，其中由中國科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所韓常玉等人[13]研制的具有突出特性的過氧化物交聯(lián)可生物降解聚乳酸泡沫塑料和含擴(kuò)鏈劑可生物降解聚乳酸泡沫塑料，可完全被生物分解。

1.3農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域

目前使用較為廣泛的地膜多以化纖為原料[14]，成分主要是聚氯乙烯或者聚乙烯。碎膜很難降解，長(zhǎng)時(shí)間在土壤中累積會(huì)造成土壤逐漸板結(jié)、透氣性降低、農(nóng)作物減產(chǎn)等[15]。生物降解地膜可分為淀粉基降解地膜、液體降解地膜和纖維素類生物降解地膜等[16]。淀粉基降解地膜因降解的速度較快難操控，力學(xué)性能較弱；液體降解地膜雖然降解性能較好，但因成本較高；纖維素類生物降解地膜綠色可再生，透氣透濕效果佳，導(dǎo)致保溫效果較差。聚乳酸作為生物降解地膜時(shí)，不僅彌補(bǔ)聚乙烯農(nóng)用地膜等污染環(huán)境、難清理的缺陷[17]，還具有良好的機(jī)械性、光澤性和透光率。

1.4工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域

在工程材料方面，可制成建筑用薄膜、繩索、紙張塑料等。如改性滑石粉/PLA復(fù)合材料[18]等。為了改善聚乳酸有限的性能，可與傳統(tǒng)塑料進(jìn)行互混。改善后在抗沖擊強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性等方面都表現(xiàn)出了較為明顯的優(yōu)勢(shì)，制成的材料也可用在工業(yè)塑料領(lǐng)域上，如電腦、收音機(jī)的外殼等[19]。

1.5聲學(xué)樂器領(lǐng)域

目前制作的樂器如吉他，主要以桃花心木為原材料，但這種樹種處于瀕臨滅絕的狀態(tài)，所以需要尋找一種可再生材料彌補(bǔ)缺陷。聚乳酸材料有可塑性強(qiáng)、易加工成型等優(yōu)勢(shì)，邱曉丹[20]等人對(duì)其進(jìn)行改性，開發(fā)出新型亞麻/大麻增強(qiáng)聚乳酸綠色復(fù)合材料，不僅彌補(bǔ)了材料不足的缺陷，而且在機(jī)械性、聲音保真度等方面都與桃花心木相似。

2結(jié)語與展望

目前，聚乳酸可生物降解材料的研究和開發(fā)在我國屬于綠色環(huán)保產(chǎn)業(yè)，有賴于政策導(dǎo)向和政府的支持，受到了廣泛的認(rèn)可與推廣。但聚乳酸存在原料成本較高、合成工藝技術(shù)復(fù)雜等缺點(diǎn)，需要進(jìn)一步研究和實(shí)驗(yàn)來尋求解決的方案。在環(huán)境保護(hù)意識(shí)提高的同時(shí)，聚乳酸也將應(yīng)用到更多的產(chǎn)品中去，并逐漸代替不可再生材料，解決資源短缺等問題。聚乳酸這類材料的發(fā)現(xiàn)，將會(huì)對(duì)我國環(huán)境友好型、可持續(xù)發(fā)展社會(huì)的建設(shè)做出巨大的貢獻(xiàn)。

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