可生物降解高分子材料的分類(lèi)及應(yīng)用

喻言佳 袁翔 徐思學(xué)

摘要：高分子材料的大量應(yīng)用，使人類(lèi)生存生活產(chǎn)生了大量的廢棄高聚物，以至于對(duì)環(huán)境造成了較大的污染。而研究可生物降解高分子材料，則是為了減少?gòu)U棄物的數(shù)量，從而使人類(lèi)取得可持續(xù)的發(fā)展。因此，有必要對(duì)可生物降解高分子材料的分類(lèi)及應(yīng)用問(wèn)題展開(kāi)研究，以便更好的減少環(huán)境污染，并且使人類(lèi)社會(huì)取得更好的發(fā)展。本文主要分析探討了可生物降解高分子材料的分類(lèi)及應(yīng)用情況，以供參閱。

關(guān)鍵詞：可生物；高分子材料；分類(lèi)；應(yīng)用

1可生物降解高分子材料的分類(lèi)

1.1天然高分子材料

在日常生活中，纖維素和甲殼素是高產(chǎn)的天然高分子材料，年生物合成量將超出1030t。此外，蛋白質(zhì)和淀粉等物質(zhì)也都屬于天然高分子材料，利用這些材料制成的材料具有較好的生物相容性，能夠完全降解，并且安全無(wú)毒。所以，利用天然高分子材料進(jìn)行產(chǎn)品制作，能夠?qū)崿F(xiàn)天然再生資源的充分利用，并且較好的實(shí)現(xiàn)環(huán)境治理。但是，天然高分子材料的熱力學(xué)性能較差，往往無(wú)法滿(mǎn)足工程材料的加工需求。在使用天然高分子材料時(shí)，通常需要進(jìn)行材料的化學(xué)修飾，并且實(shí)現(xiàn)分子將的共混，以便獲得具有良好降解性和實(shí)用性的生物降解材料。

1.2化學(xué)合成高分子材料

化學(xué)合成高分子材料具有很多的優(yōu)點(diǎn)，它可從分子化學(xué)的角度來(lái)設(shè)計(jì)分子主鏈的結(jié)構(gòu)，控制高分子材料的物理性能，也可充分利用自然界中提取或合成的各種小分子單體合成高分子。合成高分子主要有化學(xué)合成和酶促合成。目前開(kāi)發(fā)的合成高分子產(chǎn)品主要有聚乳酸、聚己內(nèi)酯等。除了脂肪族聚酯外多酚、聚苯胺、聚碳酸脂、聚天冬氨酸等也已相繼開(kāi)發(fā)成功。不過(guò)在如何精確的通過(guò)設(shè)計(jì)分子結(jié)構(gòu)控制其性能方面還有待進(jìn)一步的研究。

1.3微生物合成高分子材料

顧名思義，微生物合成高分子材料便是以“生物”經(jīng)過(guò)多種碳源發(fā)酵制造而成的一種高分子材料，由微生物合成高分子材料制造的產(chǎn)品特性是可以完全降解掉。這種高分子材料具備很好的降解性以及熱塑性，容易加工塑形，卻不太耐熱并且機(jī)械強(qiáng)度也不夠。此外，微生物合成高分子材料的成本比較高，目前僅僅運(yùn)用在一些附加值比較高的行業(yè)，如醫(yī)藥、電子等。

1.4摻混型高分子材料

摻混型高分子材料主要是指將兩種或兩種以上的高分子物共混或共聚，其中至少有一種組分是可生物降解的，該組分多采用淀粉、纖維素、殼聚糖等天然高分子。以淀粉為例，它可分為淀粉填充型、淀粉接枝共聚型和淀粉基質(zhì)型生物降解高分子材料三類(lèi)。淀粉與聚乙烯、聚乙烯醇、聚苯乙烯混合屬淀粉填充型，淀粉接枝丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯苯乙烯等屬淀粉接枝型，但是這兩類(lèi)高分子材料大部分不能完全徹底降解，屬于不完全生物降解高分子材料，所以其前景不是很好。淀粉基質(zhì)型生物降解高分子材料是以淀粉為主體，加入適量可降解添加劑來(lái)制備。

2可生物降解高分子材料的應(yīng)用

2.1工業(yè)領(lǐng)域

通常人們所了解到的可生物降解的高分子材料都是用于工業(yè)制造當(dāng)中，其將被融合到皮革或者是纖維的等產(chǎn)品的制造當(dāng)中。該類(lèi)高分子材料在經(jīng)過(guò)人工的處理以后能夠使人造皮革變得更向天然皮革，促使該類(lèi)產(chǎn)品具有較高的性?xún)r(jià)比。經(jīng)過(guò)可生物降解的高分子材料的融入，皮革將更加耐高溫，也能起到防水的效果。經(jīng)過(guò)研究人員對(duì)于可生物降解的高分子材料的研究，我國(guó)的很多生產(chǎn)企業(yè)當(dāng)中都已經(jīng)將其用于產(chǎn)品的包裝當(dāng)中，只要經(jīng)過(guò)不同形式的技術(shù)加工，高分子材料就會(huì)成型為不同形態(tài)的包裝。據(jù)了解，日本某公司已經(jīng)就高分子的該種可生物降解的性能將其用于隔離氧的產(chǎn)品包裝當(dāng)中。

2.2農(nóng)業(yè)領(lǐng)域

塑料不僅占據(jù)包裝、餐飲業(yè)的一次性餐具制造，其在農(nóng)業(yè)中的使用量也很龐大。因此可生物降解高分子材料在農(nóng)業(yè)中也運(yùn)用很廣泛?？缮锝到飧叻肿硬牧蠐碛心軌蛲耆到獾奶匦?，所以它們能夠在給予適宜條件的情況下，經(jīng)過(guò)有機(jī)降解形成混合肥料，這種混合肥料比一般的肥料功效都要好，它不僅能夠促進(jìn)植物生長(zhǎng)，而且還能夠改良土壤環(huán)境，即既要讓當(dāng)代植物長(zhǎng)得好，也要讓下一代植物長(zhǎng)得好。我國(guó)是個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，每年消耗的農(nóng)用薄膜、地膜、農(nóng)副產(chǎn)品保鮮膜以及化肥的包裝袋等都非常巨大，此前都是使用不可降解的塑料，而如果將其替換成可生物降解高分子材料，這不僅可以解決環(huán)境污染問(wèn)題，還有利于植物的生長(zhǎng)，更有循環(huán)利用的作用。

2.3醫(yī)藥領(lǐng)域

在醫(yī)藥領(lǐng)域，可生物降解高分子材料得到了廣泛的應(yīng)用。利用高分子藥物緩釋材料，能夠使藥物醫(yī)療劑量得到有效控制，并且能夠提升藥物的穩(wěn)定性和利用率，同時(shí)降低藥物的毒副作用。使用該類(lèi)藥物，則能夠起到減輕患者痛苦和修復(fù)患者的基體組織等作用。相較于不可降解的藥物稀釋體系，可生物降解的藥物稀釋體系對(duì)藥物性質(zhì)的依賴(lài)程度較小，能夠在更大的范圍進(jìn)行藥物包裹量和幾何形狀等內(nèi)容的選擇。同時(shí)，可降解稀釋體系的緩釋效率能夠維持恒定，能夠達(dá)到零級(jí)釋放模式，可以滿(mǎn)足不穩(wěn)定藥物的釋放要求。而將可生物降解材料當(dāng)成是藥物載體，并且在手術(shù)過(guò)程中進(jìn)行藥物的植入，則能夠在減少患者痛苦的同時(shí)，減少利用手術(shù)取出長(zhǎng)效藥物的麻煩和痛苦。而在外科手術(shù)中，使用利用膠原蛋白和聚乳酸制成的手術(shù)縫合線(xiàn)，則能夠使手術(shù)線(xiàn)在傷口愈合后自動(dòng)降解，因此能夠避免術(shù)后拆線(xiàn)帶來(lái)的痛苦。將可生物降解的材料用于制作手術(shù)縫合線(xiàn)，能夠使縫合線(xiàn)具有較高的強(qiáng)度和韌性，并且能夠較好的與組織相融合。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，使用甲殼質(zhì)支撐手術(shù)線(xiàn)具有良好機(jī)械性能，在胰液和膽汁中具有較好的拉力強(qiáng)度。此外，使用可生物降解高分子材料也能進(jìn)行骨固定板和骨釘?shù)仁中g(shù)用具的制作。而在組織再生研究領(lǐng)域，也有研究人員將乳酸、聚乙交酯、聚乳酸和乙交酯的共聚物用于肝臟再生，并且獲得了擁有良好生物適應(yīng)性的肝臟組織。

3結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，可生物降解高分子材料的分類(lèi)有很多；而其應(yīng)用領(lǐng)域主要有包裝、餐飲業(yè)，農(nóng)業(yè)以及醫(yī)藥領(lǐng)域，其中，醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用主要體現(xiàn)在藥物控制釋放和骨內(nèi)牢固裝置上。將可生物降解高分子材料替代塑料這種高分子材料是一種偉大的變革，能夠緩解地球白色污染問(wèn)題，也有助于人類(lèi)的健康生活。

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（作者單位：武漢市漢陽(yáng)市政建設(shè)集團(tuán)有限公司）