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骨科可吸收材料的降解与调控研究进展

骨科可吸收材料的降解与调控研究进展
骨科可吸收材料的降解与调控研究进展

·综述·

骨科可吸收材料的降解与调控研究进展

文 文,汤 逊

作者简介:文文(1975-),硕士,主治医师

作者单位:650032 云南,成都军区昆明总医院全军骨科中心(现工作于湖北省荆州市中心医院骨科)通信作者:汤逊 kzgkyy@https://www.wendangku.net/doc/3f16381806.html,

【关键词】骨代用品;生物降解;综述文献

【中图分类号】R 318.08 【文献标志码】A 【文章编号】1672-2957(2010)01-0178-04【DOI 】doi :10.3969/j.issn.1672-2957.2010.03.013

自1984年Rokkanen 等将可吸收内固定物用于治疗踝关节骨折以来,可吸收内固定材料的实验及临床研究得到迅猛发展。可吸收材料从生物相容

性、排斥反应、降解性能和力学性能等各方面弥补了金属材料的不足,由可吸收材料制成的内固定器随着置入时间的延长,逐渐被降解吸收,强度不断降低,使应力逐渐转移到骨骼上,能减少或完全消除应

力遮挡效应及相应的骨质疏松症[1]

。人体因外伤、

炎症、肿瘤和先天畸形造成的骨缺损或肢体不全者不计其数,骨修复材料需要量极大。只有全面了解各种可吸收材料的降解过程和特点才能在临床工作中选择合适的器材应用于患者,尽量减少不良反应和并发症的出现,达到尽可能好的治疗效果。本文拟就骨科常用可吸收材料的降解机制和调控研究作一综述。

1 常用可吸收材料的种类与特点

现在骨科常用的可吸收材料按来源分为无机材料、天然高分子材料和人工合成高分子材料。

可吸收无机材料主要是一系列磷酸钙陶瓷,包括磷酸三钙(TCP )和羟基磷灰石(HA )等,磷酸三钙分为α?磷酸三钙(α?TCP )和β?磷酸三钙(β?TCP ),β?TCP 和HA 应用最为广泛。β?TCP 具有良好的骨结合性、降解性、骨传导性以及促进新骨生成的能

力[2~5]

,其主要缺陷有:①强度低、脆性大;②单独使

用时缺乏骨诱导性;③新骨的生长与材料的吸收速率很难精确匹配。HA 是一种活性生物陶瓷,钙磷比率为1.67,其组成成分和结构与自然骨组织的无机矿物质类似,具有良好的生物相容性和骨传导性,与骨组织能形成直接的骨性结合,但它的脆性大、强

度较低、易断裂,其本身几乎不能降解,而在置入部位长期存留。

天然高分子材料主要有甲壳素和胶原蛋白。甲壳素源于动物的天然多糖,具有生物相容性好、无毒、无刺激、可降解等优点,但其力学强度不能满足人体骨折内固定的要求。胶原蛋白广泛存在于人和脊椎动物的结缔组织、皮肤、骨和软骨中,无抗原性、生物相容性好,可以促进细胞的生长、分化、生殖和代谢,但其机械性能差、降解速度较快。

人工合成高分子材料包括聚乙交酯(PGA )和聚丙交酯(PLA ,又称聚乳酸),PGA 已被广泛用于临床上的可吸收缝线,其只有中等的初始机械性能,降解速度很快,一般为4~8周。目前临床上常用的可吸收内固定物主要是PLA ,其能被完全吸收且对机体没有明显的毒副作用,适用于松质骨和非承重

骨骨折的内固定[6]

。其有3种异构体:PLLA 、PDLA

和PDLLA ,立体构型的不同导致聚乳酸的理化性质也有所不同,PLLA 和PDLA 是高结晶度的线型高分子聚合物,具有亲水性,体内溶解度低,强度较高,降解很慢,在体内可以长期存留,机械性能硬而脆。PDLLA 为无定型结构,力学强度较差,降解时间较短(6~12个月),易被人体吸收,常用于骨组织工程

和骨缺损填充材料[7]

2 可吸收材料的降解机制

可吸收材料在体内的降解有化学降解、生物降解和物理降解3个机制,

而且在这些机制中包含许多影响可吸收材料降解速度和力学性能的因素,如材料的化学特性(组成、分子量、结构等)、物理特性(密度、形状、孔隙率、灭菌方法等)、体外条件(pH 、温度、受力情况、降解媒质等)、体内条件(移植部位、血管化方式、降解产物的代谢)和聚合加工过程等。

可吸收无机材料的降解过程有以下几个机制参与:①物理降解,包括磨损、断裂等物理作用造成的材料结构的破坏和质量的损耗;②化学降解,主要是材料的水解和小分子降解颗粒的形成与扩散;③生物降解,包括有生物活性分子参与的材料水解过程和有机体吞噬、转运作用参与的小分子降解颗粒扩散过程[8]。

高分子材料的体内降解主要分为2种方式:化学降解和生物降解[9]。其化学降解是指材料进入机体后处于一个盐溶液环境中,吸水发生膨胀和浸润,在这一溶胀过程中材料体积变大,结构会产生空隙,液体随之进入材料内部,随后材料的主链受水溶液的作用上面的化学键断裂,形成一个个大分子齐聚物片段,这些片段同样会受溶液断裂化学键的作用而形成更小的齐聚物片段,直至材料最终被水解成相应的小分子单体。其生物降解主要有酶、脂质体、微生物以及巨嗜细胞等生物活性物质参与其中,材料置入引起的创伤、材料及其降解产物的异物刺激必定会引起机体的炎症反应,生物体会分泌各种细胞介质和酶,产生许多自由基和过氧化物阴离子,这些生物活性物质有的会加速材料的水解,有的会直接裂解材料的化学键,从而推动生物降解的进行。

PLA类的降解过程主要是被动水解,随着材料吸水膨胀,水分子扩散进入到聚合物内部[10],巨噬细胞和多核巨细胞将聚合材料分解成小块无定形阶段标志着降解开始[11]。其后不稳定化学键被水解,导致相对分子量下降,最终被分解为单乳酸,进入三羧酸循环,分解为水和二氧化碳经泌尿系统和呼吸系统排出体外。

化学降解和生物降解这2个作用是相互配合、相互促进的,化学降解提供了介导生物降解发生的小颗粒,生物降解中产生的酶、活性基团、细胞因子等生物活性物质也会促进化学降解的进行,所以在可吸收材料的降解过程中不能将它们截然分开。3 降解过程的研究

作为内固定物,既要注重它的降解速度,看它是否能够在所固定的组织愈合之前保持足够的强度;又可以随着骨组织的愈合,强度适当衰减,使骨折端得到正常的应力刺激,避免遮挡效应。Porter等[12]把磷酸钙生物陶瓷的降解过程分成2个阶段:第一阶段是在降解前期,首先由无定形或结晶度小的区域发生快速降解,此区域内的力学性能丧失;第二阶段是在材料高结晶度区域开始发生

降解,降解速率较第一阶段要慢,降解的钙、磷存在于血清中并经尿液排出体外。β?TCP的降解速度较快,在置入动物体内6~18个月后就能降解,但其成骨速度低于降解速度,生成的骨量往往少于降解的β?TCP。

Pistner等[13~15]将聚乳酸类材料的降解过程描述为5个阶段:①愈合期,大量的纤维原细胞将尚未变形的置入物完整包围在一个纤维囊中;②潜伏期,置入物结构无明显变化,周围纤维细胞数量减少但纤维组织可能增多,或者与骨组织直接接触;③持续吸收期,置入物内部降解较快,在其外层形成有裂隙的“斗篷”,降解产物释放,巨噬细胞和多核巨细胞轻度或中度浸润;④进展吸收期,置入物进行性碎裂,大量降解产物释放,可能引起严重的组织反应;

⑤恢复期,置入物完全降解,被斑痕组织或骨组织所取代。聚乳酸置入2周内分子量下降较快,质量下降不明显,机械强度下降明显,乳酸释放量不多。6~8周出现一个吸收较快的过程,此期相对分子量、质量、机械强度下降明显,乳酸释放量明显增多。聚乳酸水解过程中因材料内外羟基浓度的差异造成“自加速效应”,导致材料内部降解速度大于表面降解速度,形成表面没有完全降解的高聚物中空结构[16]。

4 降解过程的调控

目前可吸收材料的使用尚存在许多未解决的问题,包括组织相容性、降解速度和力学性能等问题,且降解过程中易出现不良反应,如迟发性无菌性炎症反应,重者可发展为无菌性囊肿,甚至成为持续数月的窦道,导致置入部位发生广泛的骨溶解[17]。Friend等[18]报道PLA置入体内后异物反应发生率为4.8%。这些问题是影响临床推广的很重要因素,目前尚缺乏有效的预防措施。降解速度是生物高分子材料医学应用中的重要指标,若可吸收材料降解过快、在骨折尚未愈合时就发生大幅度的降解,将使材料强度不能满足要求。如何调控材料的降解速度使其与机体新骨的形成相匹配是可降解生物材料领域研究的热点,近年来有不少学者通过尝试改变共聚物的组成、复合生物因子、利用生物酶、更改消毒法等调控高分子材料的降解速度,已经取得了成果,同时提高材料的组织相容性及调节其力学性能,通过对可吸收材料降解过程的调控使其更适合于临床应用。

目前很多骨组织工程支架材料设计成三维立体

多孔结构,该结构可提供宽大的表面积和空间,利于细胞粘附生长,细胞基质沉积,营养物进入,代谢产物排出,有利于血管和神经长入,同时也能够对材料的降解速度进行调控。Vicente等[19]通过体内实验发现β?TCP/胶原复合物与纯β?TCP相比较,虽然成骨能力相当,但复合物在体内被吸收和降解的速度却比纯的β?TCP更快、更完全。陈长春等[20]将甲壳素与聚乳酸制成的复合材料进行体内、体外降解实验后发现改性(酰化)甲壳素纤维增强复合材料的强度及模量的衰减明显快于未改性甲壳素纤维复合材料,并认为可能与未改性甲壳素纤维较高的结晶度和分子链存在高密度分子内、分子间氢键有关,因为高结晶度和高密度氢键的存在使得水分子对其浸润和渗透更困难,从而使其能在水解作用下仍保持相当的强度。张亮等[21]将β?TCP按不同比例(0、

5%、20%、35%)加入PDLLA中制成复合材料进行体外降解实验,发现β?TCP含量越高,材料降解过程分子量下降越慢,且β?TCP的加入能改善PDLLA 材料的力学性能,但其力学性能的提高并不随β?TCP含量的增加而增高。说明选择合适比例的β?TCP对提高PDLLA的力学性能十分关键。Prokop 等[22]将10%β?TCP加入PLLA/PDLLA(70/30)制成螺钉,用于固定预先制备的骨折的羊股骨髁,术后3个月、18个月和36个月分别行影像学检查,发现所有螺钉均能有效固定股骨髁的骨折,加入10%β?TCP能稍微推迟材料的降解,但具有完全被吸收的能力。同时得出MRI不适合用于术后观测内置物的吸收,因为材料周围组织的水肿成像后会形成干扰,建议用普通X线和CT进行观察。董刚等[23]将β?TCP按不同比例(20%、30%、40%、50%)加入PLLA中制成复合材料在SBF中进行降解实验,发现12周后β?TCP含量低于30%的复合材料的强度仍然很高,完全能满足骨组织愈合的要求;且β?TCP 加入的量不同,复合材料的降解速率不同,β?TCP的加入量越大,复合材料降解越快。

聚合物在短时间内释放较多的酸性产物是引起局部无菌性炎症反应的主要原因。将聚合物与磷酸钙无机粒子复合制备可吸收材料,可以提高材料的强度,调控可吸收聚合物的降解速率,克服短时间内酸性产物释放较多的缺点[24]。Gan等[25]将浓缩的骨髓干细胞与β?TCP复合后用于脊柱后路横突间融合,收到与自体髂骨植骨相同的融合效果,并且避免了取自体髂骨带来的并发症。郭晓东等[26]将HA/PDLLA材料置入动物体内后发现具有良好的

组织相容性,并认为与以下因素有关:①复合材料的降解速度减慢,HA降解形成微碱性环境,与乳酸降解的酸性产物发生反应,降低了材料内部酸性降解产物的自催化效应及其产生速度,也对材料周围pH 值下降有一定缓冲作用;②HA与PDLLA复合后,使内固定材料具有一定的骨结合能力,增强了材料的生物活性。另一方面复合材料的降解速度的减慢可延长材料的强度维持时间。Homaeigohar等[27]发现加入β?TCP的聚合物在骨的重建及生物活性方面有着更好的表现,并认为与二者间产生协同作用、促进造骨细胞功能、发挥骨传导和骨诱导作用及提高骨细胞对置入材料的利用等方面有关。

随着对可吸收材料的性能和降解机制的研究不断深入,目前已有许多可吸收内固定物应用于临床,并取得了满意的临床效果。但其应用还存在一定的局限性,远不如金属内固定物应用广泛。只有对可吸收材料的机械性能、降解速度、组织相容性、生物安全性等方面作进一步的改进才会使其拥有更广阔的临床应用前景。当前可吸收骨科材料的研究方向主要有以下几个方面:①通过材料制备工艺的改进使现有可吸收材料的性能增强;②通过现有可吸收材料之间的复合,实现优势互补,达到对各组成材料彼此间的降解速度、组织相容性、力学强度等各方面的调控,使复合材料多方面的性能提高;③寻找新的性能优良的可吸收材料。相信在不久的将来,会有在各方面性能上更适合于人体的可吸收材料应用于临床,让患者受益。

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(收稿日期:2009-03-30)

(本文编辑 于 倩檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿殨

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生物可降解材料聚乳酸的制备改性及应用

生物可降解材料聚乳酸的制备改性及应用 摘要:聚乳酸(PLA)是人工合成的可生物降解的的热塑性脂肪族聚酯,其具有良好的机械性能、热塑性、生物相容性和生物降解性等,广泛应用于可控释材料、生物医用材料、组织工程材料、合成纤维等领域。本文主要介绍了聚乳酸的合成、改性及其在各个领域的应用。关键词:聚乳酸;生物降解;合成;应用 随着大量高分子材料在各个领域的应用,废弃高分子材料对环境的污染有着日益加剧的趋势。处理高分子材料的一些老套方法如焚烧、掩埋、熔融共混挤出法、回收利用等都存在缺陷并有一定的局限性,给环境带来严重的负荷,因此开发环境可接受的降解性高分子材料是解决环境污染的重要途径。而乳酸主要来源于自然界十分丰富的可再生植物资源如玉米淀粉、甜菜糖等的发酵。聚乳酸(polylactide简称PLA)在自然环境中可被水解或微生物降解为无公害的最终产物CO2和H2O,对其进行堆肥或焚烧处理也不会带来新的环境污染[1]。此外聚乳酸及其共聚物是一种具有优良的生物相容性的合成高分子材料。它具有无毒、无刺激性、强度高、可塑性强、易加工成型等特点,因而被认为是最有前途的生物可降解高分子材料[2]。利用其可降解性,也可用作生物医用材料如组织支架、外科手术缝合线、专业包装、外科固定等。 1 生物降解机理[3,4] 生物降解是指高分子材料通过溶剂化作用、简单水解或酶反应,以及其他有机体转化为相对简单的中间产物或小分子的过程。高分子材料的生物降解过程可分为4个阶段:水合作用、强度损失、物质整体化丧失和质量损失。微生物首先向体外分泌水解酶,与可生物降解材料表面结合,通过水解切断这些材料表面的高分子链,生成低相对分子质量的化合物(有机酸、糖等),然后,降解的生成物被微生物摄入体内,合成为微生物体物或转化为微生物活动能量,在耗氧条件下转化为CO2,完成生物降解的全过程。材料的结构是决定其是否可生物降解的根本因素。合成高分子多为憎水性的,一般不能生物降解,只有能保持一定湿度的材料才有可能生物降解。含有亲水性基团的高分子可保持一定的湿度,宜生物降解,同时含有亲水和憎水基的聚合物生物降解性好。一般分子量大的材料较分子量小的更难生物降解;脂肪族聚合物比相应的芳香族聚合物容易生物降解;支化和交联会降低材料的生物降解性。另外,材料表面的特性对生物降解也有影响,粗糙表面材料比光滑表面材料更易降解。影响可生物降解性的化学因素主要有高分子的亲水性、构型、形态结构、链段的活动性、分子量、高聚物的组成以及上述因素之间的相互关系等。高分子的亲水性越强越易水解,水解酶对酯键、酰胺键和氨基甲酸酯都有较强的作用;无定型态的高聚物比结晶状态容易水解;分子链段越柔顺,玻璃化温度越低,越有利于降解;链段活动性越大,自由体积越大,越容易受到酶的进攻,也就越容易降解;可降解性随着分子量增大而降低;高聚物的组成,如共混、共聚等也影响着高分子的可降解性。一般情况下只有极性高分子才能与酶相吸附并能很好亲和,因此高分子具有极性是生物降解的必要条件。具有生物降解性(包括水解)的分子化学结构有:脂肪族酯键、酞键、脂肪族醚键、亚甲基、氨基、酰氨基、烯氨基、芳香族偶氮基、脲基、氨基甲酸乙酯等。 2 聚乳酸的基本性质

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使填埋地不稳定;又因其发出热量大,当进行焚烧处理时,易损坏焚烧炉,并排出二恶英,有时还可能排放出有害气体,而对于回收利用,往往难以收集或即使强制收集进行回收利用,经济效益甚差甚至无经济效益[6]。 不可降解的大众塑料塑料对地球的危害: (1)两百年才能腐烂。塑料袋埋在地下要经过大约两百年的时间才能腐烂,会严重污染土壤;如果采取焚烧处理方式,则会产生有害烟尘和有毒气体,长期污染环境。 (2)降解塑料难降解。市场上常见的“降解塑料袋”,实际上只是在塑料原料中添加了淀粉,填埋后因为淀粉的发酵、细菌的分解,大块塑料袋会分解成细小甚至肉眼看不见的碎片。这是一种物理降解,并没有从根本上改变塑料产品的化学性质。 (3)影响土壤的正常呼吸。塑料袋本身不是土壤和水体的基本物质之一,强行进入到土壤之后,由于它自身的不透气性,会影响到土壤内部热的传递和微生物的生长,从而改变土壤的特质。这些塑料袋经过长时间的累积,还会影响到农作物吸收养分和水分,导致农作物减产。 (4)易造成动物误食。废弃在地面上和水面上的塑料袋,容易被动物当做食物吞入,塑料袋在动物肠胃里消化不了,易导致动物肌体损伤和死亡因而越来越多的学者提倡开发和应用降解塑料,并将它看作是解决这一世界难题 的理想途径。目前,世界发达国家积极发展降解塑料,美国、日本、德国等发达国家都先后制定了限用或禁用非降解塑料的法规。[7] 可降解塑料的出现,不仅扩大了塑料功能,而且在一定程度上可缓解和抑制环境矛盾,对石油资源是一个补充,而且从合成技术上展示了生物技术和合金化技术在塑料材料领域中的威力和前景,它的发展已经成为世界研究开发的热点。 随着降解技术的完善,降解性能在不断提高而成本在不断降低,可降解

生物医用材料未来发展趋势

生物医用材料未来发展趋势 作者:亦云来源:上海情报服务平台发布者:日期:2006-09-07 今日/总浏览:7/6023 组织工程材料面临重大突破 组织工程是指应用生命科学与工程的原理和方法,构建一个生物装置,来维护、增进人体细胞和组织的生长,以恢复受损组织或器官的功能。它的主要任务是实现受损组织或器官的修复和再建,延长寿命和提高健康水乎。其方法是,将特定组织细胞"种植"于一种生物相容性良好、可被人体逐步降解吸收的生物材料(组织工程材料)上,形成细胞――生物材料复合物;生物材料为细胞的增长繁殖提供三维空间和营养代谢环境;随着材料的降解和细胞的繁殖,形成新的具有与自身功能和形态相应的组织或器官;这种具有生命力的活体组织或器官能对病损组织或器宫进行结构、形态和功能的重建,并达到永久替代。近10年来,组织工程学发展成为集生物工程、细胞生物学、分子生物学、生物材料、生物技术、生物化学、生物力学以及临床医学于一体的一门交叉学科。 生物材料在组织工程中占据非常重要的地位,同时组织工程也为生物材料提出问题和指明发展方向。由于传统的人工器官(如人工肾、肝)不具备生物功能(代谢、合成),只能作为辅助治疗装置使用,研究具有生物功能的组织工程人工器官已在全世界引起广泛重视。构建组织工程人工器官需要三个要素,即"种子"细胞、支架材料、细胞生长因子。最近,由于干细胞具有分化能力强的特点,将其用作"种子"细胞进行构建人工器官成为热点。组织工程学已经在人工皮肤、人工软骨、人工神经、人工肝等方面取得了一些突破性成果,展现出美好的应用前景。 例如,存在于脂肪组织基质中的脂肪干细胞(ADSCs)是一类增殖能力强、具有多向分化潜能的成体干细胞,被发现不但具有与骨髓基质干细胞(BMSc)相似的向成骨、软骨、脂肪、肌肉和神经等细胞多分化的能力,而且表达与BMSc相同的表面标志如CD29、CD105、

生物可降解材料项目可行性研究报告

生物可降解材料项目可行性研究报告 泓域咨询丨规划设计·投资分析

第一章项目绪论 一、项目名称及建设单位 (一)项目名称 生物可降解材料项目 (二)项目建设单位 某某有限公司 二、项目拟建地址及用地指标 (一)项目拟建地址 该项目选址在某某工业园区。 (二)项目用地性质及用地规模 1、该项目计划在某某工业园区建设,用地性质为工业用地。 2、项目拟定建设区域属于工业项目建设占地规划区,建设区总用地面积56667.0 平方米(折合约85.0 亩),代征地面积510.0 平方米,净用地面积56157.0 平方米(折合约84.2 亩),土地综合利用率100.0%;项目建设遵循“合理和集约用地”的原则,按照生物可降解材料行业生产规范和要求进行科学设计、合理布局,

符合生物可降解材料制造和经营的规划建设需要。 (三)项目用地控制指标 1、该项目实际用地面积56157.0 平方米,建筑物基底占地面积38523.8 平方米,计容建筑面积63401.4 平方米,其中:规划建设生产车间51552.1 平方米,仓储设施面积7075.8 平方米(其中:原辅材料库房4267.9 平方米,成品仓库2807.9 平方米),办公用房2471.0 平方米,职工宿舍1403.9 平方米,其他建筑面积(含部分公用工程和辅助工程)898.6 平方米;绿化面积3706.4 平方米,场区道路及场地占地面积13926.9 平方米,土地综合利用面积56157.1 平方米;土地综合利用率100.0%。 2、该工程规划建筑系数68.6%,建筑容积率1.1 ,绿化覆盖率6.6%,办公及生活用地所占比重5.2%,固定资产投资强度3532.5 万元/公顷,场区土地综合利用率100.0%;根据测算,该项目建设完全符合《工业项目建设用地控制指标》(国土资发【2008】24号)文件规定的具体要求。 三、项目建设的理由 表征制造强国的一些指标,如单位制造业增加值的全球发明

常见可降解材料的分析

常见可降解材料的分析 学校:安徽工程大学姓名:钱永飞 指导教师:季长路教授 内容摘要: 聚乳酸(PLA)聚乳酸有良好的生物可降解性,使用后能被自然界中微生物完全降解,用它制成的各种制品埋在土壤中6至12个月即可完成自动降解;聚丁二酸丁二醇酯(PBS)力学性能十分优异,耐热性能好,热变形温度接近100℃,改性后使用温度接近100℃,克服了其它生物降解塑料耐热温度低的缺点;加工特性良好,材料成本低,在正常储存和使用过程中性能非常稳定; 3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸共聚物(PBHV)具有完全的生物相容性和对水、气的高阻隔性等,因此在诸如医用材料、薄膜材料、一次性用品、包装材料(特别是食品包装)等方面有着广泛的应用前景。 除此之外,常见的可降解包装材料还有一些以聚乙烯醇为代表的水溶性包装材料、以淀粉类塑料为代表的生物溶性包装材料、以在高分子链中加入羰基与酮,在光照条件下加速分解为代表的光降解包装材料以及以利用珍珠岩发泡技术制作缓冲包装件为代表的天然材质包装材料。 关键词:可降解材料聚乳酸 3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸共聚物聚丁二酸丁二醇酯 引言: 聚合物和塑料是二十世纪典型的材料,年产量急剧增长,从20世纪三十年代最初的每年几百吨,到二十世纪末已经超过了1.5亿t|年, 2005年已达到 2.2亿t|年,其中西欧占其中的19%。欧盟目前的塑料使用量为60kg|(人。年) ①。随之而来的是地球的环境质量的不断恶化,保护环境刻不容缓,人们的环保意识开始逐渐提高。由于新型可降解包装材料具有可降解、无污染、造价越来越

低等诸多优点,它慢慢进入了我们的生活。本文将讨论几种常见可降解材料的各种性能。 绪论: 近年来,随着科学技术水平和人们消费水平的日益提高,食品科技和包装工业的迅速发展,全球追捧食品健康、安全消费的呼声日益高涨,无论是监督部门还是生产企业,都对我国近期亟待制定的产品标准更加迫切,目标也更加具体明确。据统计,食品包装涉及的相关卫生标准近百种,除了2009年6月1日正式生效的(GB9685-2008食品容器、包装材料用添加剂使用卫生标准)限定的添加剂种类从65中添加到958种外,还有五十多种产品标准已列入标准制修订计划,大量的产品标准在等待进入修定计划中②。 国际上关于环境可降解塑料的含义可以归纳为三个方面。 ⑴化学(分子水平)上:其废弃物的化学结构发生显著变化,最终完全降解为二氧化碳和水。 ⑵物性(材料水平)上:其废弃物在较短时间内,力学性能下降,应用功能大部分或全部丧失。 ⑶形态上:其废弃物在较短时间内破裂、崩碎、粉化成对环境无害或易被环境消化③。 几种常见可降解材料的分析 【一】:可降解性: 1.聚乳酸(PLA): 聚乳酸有良好的生物可降解性,使用后能被自然界中微生物完全降解,用它制成的各种制品埋在土壤中6至12个月即可完成自动降解。它使用后的废物埋在土中或水中,可在微生物分解下生成碳酸气和水,它们在阳光下,通过光合作用又会生成起始原料淀粉。这样经过一个循环过程既能重新得到聚乳酸初始原料淀粉,又借助光合作用减少了空气中二氧化碳的含量。

浅析可降解生物医用高分子材料

生物制药与研究 2018·11 177 Chenmical Intermediate 当代化工研究 浅析可降解生物医用高分子材料 *赵芯路 (太原市第二外国语学校 山西 030001) 摘要:医疗废弃物的处理问题,一直困扰着医护人员,虽然国务院于2003年6月发布了《医疗废物管理条例》,但仅限于单纯的处理医 疗废弃物的问题。高分子材料科技的发展,已经将其应用到生活的方方面面,随着医疗废弃物处理的各种问题凸现,势必会形成可降解生物医用高分子材料并大面积应用在医用材料包装、医疗用品废弃物、一次性医疗用品上。本文从作者的角度出发,结合已有的知识结构,大胆探索可降解生物高分子材料在医疗行业的应用及其前景。关键词:可降解;生物材料;高分子材料;医用材料;医疗废物 中图分类号:T 文献标识码:A Brief Analysis of Biodegradable Biomedical Polymer Materials Zhao Xinlu (Taiyuan No.2 Foreign Language School, Shanxi, 030001) Abstract :Medical waste disposal has been bothering medical staff. Although the State Council issued the "Regulations on Medical Waste Management" in June 2003, it is limited to the simple disposal of medical waste. With the development of polymer materials technology, it has been applied to all aspects of life. With various problems in medical waste disposal, degradable biomedical polymer materials will be inevitably and widely used in medical material packaging, medical waste and disposable medical supplies. From the author's point of view, combined with the existing knowledge structure, this paper boldly explores the application and prospect of biodegradable biopolymer materials in the medical industry. Key words :degradable ;biological materials ;polymer materials ;medical materials ;medical waste 医疗废弃物的处理问题,一直困扰着医学界。这些废弃物不同于普通的生产或生活垃圾,也不同于一般的医疗产品,处理起来非常麻烦。随着科学技术的发展,各种高科技产品逐步引入医疗行业,缓解医疗行业中的各种难题——可降解高分 苯甲酸和苯甲酸钠的过敏反应和风疹样反应,羟苯甲酯、羟苯丙酯的刺激性和过敏反应,通过对辅料的用量的控制,将由辅料引入的毒性或者刺激性控制在可以接受的范围内。其次,处方中所使用的辅料均具有各自的作用,如防腐作用、抗氧作用、助溶作用等,有些辅料会因为发挥作用而使得含量发生变化,如抗氧剂就是通过与制剂中存在的氧化性物质发生氧化还原反应而起到抗氧剂的作用,其含量会随着反应的发生不断降低,药品研究者需要对抗氧剂的含量进行研究和控制,以保证在整个有效期内其含量始终保持在可以正常发挥作用的范围内。第三,辅料本身在制剂制备或者贮藏过程中由于稳定性等原因含量也会发生变化,比如苯甲醇在贮藏过程中会降解产生苯甲醛,也提示需要对这些辅料的含量进行控制。 成分名称变更前处方变更后处方变化量磷酸吡哆醛丁咯地尔 200g 200g -微晶纤维素100g 86g -4.2%交联酸甲基纤维素钠30g 0-9.0%单硬脂酸甘油酯15g 0-4.5%交联聚维酮015g +4.5%二氧化硅018g +5.4%滑石粉018g +5.4%硬脂酸镁08g +2.4%总和 345g 345g - 表1 制剂处方变更结果 3.案例分析 安乃近注射液的研究结论分析,由于在市面上引起多种类型的不良反应,在国内外都引起了重大关注,瑞典,美国等相继将其撤离市场,大量文献显示,安乃近会引发多种不良反应,卫生部将其中的复方安乃近片淘汰出药品市场,但留下了安乃近片剂以及滴剂及注射剂还在使用,因为其符合药品变更的安全性与稳定性。药品变更要权衡风险与收益成正比,解决临床安全性问题。安乃近注射液中因为存在亚硫酸氢钠含量及苯甲醛,缺乏安全性与稳定性的考察效果,所以,在安乃近注射液的变更研究中不符合药品工艺变更的质量与稳定性的要求。 4.结论 在化学药品注册工作中,申报量在不断增加,其中制剂处方变更以及制剂生产工艺变更的申报量是较多的,所占比例较重,涉及提高药品质量,必须要达到药品安全性、有效性、药剂型的合理性以及规格合理性的技术要求,才能将其批准上市,完成药品的申请注册。 ?【参考文献】 [1]简晓娜,胡明,蒋学华.已上市化学药口服固体制剂处方工艺变更管理探讨[C].中国药学会,2009:765-769. [2]羡冀,罗显锋.盐酸左氧氟沙星注射剂制剂处方工艺及质量评价[C].中华中医药学会,2009:74-78. [3]马逊娜,陈榕,陈美清.贝诺酯片的处方工艺研究[C].中国药学会,2000:270-271. ?【作者简介】 黄波(1983-),男,南京天朗制药有限公司研发部;研究方向:药物制剂相关科研。 上接第176页 下转第178页

生物可降解材料的研究现状

生物降解材料的研究现状 摘要:介绍了生物降解材料和光降解材料的研究背景、研究内容、研究成果和应用现状。分析了其产品对环境的改善和不足,提出了对其降低成本、提高性能和扩大应用范围的建议。关键词:生物降解材料;光降解材料;塑料;成本;环境 近年来,塑料生产技术有了很大的发展,塑料已经渗透到人们生产和生活的各个领域,与水泥、钢铁和木材并称四大工业材料。由于塑料本身具有质量轻,耐腐蚀和易于成型加工等优点,使其成为人们不可或缺的材料。然而现在塑料的使用却面临巨大的挑战。在自然界中塑料很难降解,使用后产生大量固体废弃物。目前在处理这些塑料垃圾时大部分采用焚烧和掩埋的方法,但都未能解决污染问题,例如焚烧后产生的一些有毒气体反而进一步导致了污染的扩散;塑料掩埋地下需要近300 年才能够完全降解。另外石油,天然气等能源都已经面临枯竭的危机,全世界的石油储量大约只能再用40 多年,以石油为原料的塑料生产受到很大的阻力。为了减轻废旧塑料对环境的污染和缓解能源危机,多年来人们尝试开发可降解塑料,用以代替普通塑料制品。 随着可生物降解塑料技术的发展,聚乳酸(PLA) 、生物聚酯等生物降解材料的逐渐成熟,将推进塑料制品可生物降解化,为减少废旧塑料制品带来的污染,并为最终实现资源和环境的可持续性发展找到出路。目前可降解塑料的研制开发十分活跃,并部分进入工业化生产,但从总体上看,当前降解仍处于有待于对技术进行更深入研究、提高性能、降低成本、拓宽用途并逐渐推向市场的阶段。本文对生物可降解材料的发展和应用现状进行了简介,并指出其不足。 1 目前各国生物课可降解塑料的应用现状 生物降解塑料[1]不仅在生产过程中有节能减排效果,而且在使用过程也具有环境友好的特征。普通聚烯烃塑料的合成会排放大量CO2 等尾气及污染物,而塑料制品大量使用,尤其是农用薄膜和包装材料又造成了日益严重的白色污染。但生物降解塑料则不然,其原料来源是可以再生的农作物,农作物在生长过程中通过光合作用可以吸收CO2 放出氧气,其制品废弃物可以在掩埋堆肥条件下完全降解成水和CO2 ,无污染物产生。我国已成功开发的新型降解塑料------二氧化

生物可降解材料及其在生物医学上的应用

伴随着医疗技术的不断发展和人们生活水平的日益提高,多种类型的医用材料开始在人体组 织中得到广泛应用,医用材料与人体组织之间的相容性、血液相容性和可降解性等问题越来 越受到人们的重视。以下围绕生物可降解材料在生物医学领域中的应用问题进行系统分析与 探讨,首先就生物可降解材料的降解原理进行初步分析,然后根据工艺以及来源标准对生物 医学领域中常见的生物可降解材料进行分类,并介绍部分典型材料在生物医学上应用情况。一、生物可降解材料降解原理 生物可降解材料通过与其接触的体液、有机大分子、酶、自由基、细胞等多种因素的生物学 环境相互作用,经水解、酶解、氧化等一系列反应,逐渐降解成低分子量化合物或单体。再 经过吸收、消化以及代谢反应后,降解产物被排出体外或参加体内正常新陈代谢被人体吸收 的方式完成降解过程。如体液从组织进入生物材料内部或生物材料的某种组分溶解于体液中,材料就会因体积增加而发生膨胀,同时渗出自身物质,这一过程破坏了材料本身的氢键和范 德华力均会使材料产生裂缝或空隙,最终材料在生物学环境下逐步发生化学降解。在临床中,人们希望植入的生物可降解材料同样按照该流程,在生物组织治疗期内全部完成分化降解反应,以免因植入材料而导致机体产生炎症或应激性反应。我们知道,皮肤组织治疗时间通常 在3~10d内,内脏组织治疗时间通常在1~2个月之间,而大器官组织治疗时间则往往需要6 个月甚至更长。可降解生物材料植入人体内后,其降解性能及降解产物对生物学环境、材料 反应及人体反应都造成了非常大的影响,降解速率慢或降解产物滞留时间长,易使人体组织 产生炎症、血栓等不良反应。有研究[6]显示:多数生物可降解材料的降解过程和进度与最佳 预期效果是不相符合的。因此,在生物可降解材料的研究和临床应用中,必须谨慎对待生物 可降解材料的降解相关问题,尤其是降解速率和降解产物。 二、生物可降解材料基本分类与应用 生物可降解材料用于人体,从材料本身和对人体效应2方面需满足严格条件: 易于加工,价格低廉,便于消毒灭菌,确定的降解时间,生物稳定性和力学性能满足植入部位的需要,良好 的组织相容性、血液相容性和力学相容性,无热源反应、遗传毒性、致畸性和致癌性,无刺 激性和致敏性。 目前生物可降解材料可以根据工艺以及来源的不同进行分类,包括天然高分子可降解材料、 微生物合成可降解高分子材料、以及化学合成可降解高分子材料这几种类型[39]。具体分类 和应用概述如下: 1. 天然高分子可降解材料 目前,在生物医学领域中应用较多的天然高分子可降解材料主要包括明胶、胶原、多糖、丝 素蛋白几种类型。

生物降解高分子材料研究

生物降解高分子材料研究 [摘要] 本文作者对天然高分子材料、微生物合成高分子材料、化学合成高分子材料及掺混型高分子材料四类生物降解高分子材料进行了综述,并对可生物降解高分子材料在包装、餐饮业、农业及医药领域的应用作了简要介绍。 [关键词] 生物降解;高分子材料;应用 塑料是应用最广泛的高分子材料,按体积计算已居世界首位,由于其难以降解,随着用量的与日俱增,废弃塑料所造成的白色污染已成为世界性的公害。意大利、德国、美国等国家已率先以法律形式,规定了必须使用降解性塑料的塑料产品范围;我国目前的塑料生产和使用已跃居世界前列,每年产生几百万吨不可降解的废旧物,严重污染着环境和危害着我们的健康。可见开发可降解高分子材料、寻找新的环境友好高分子材料来代替塑料已是当务之急。 降解高分子材料是指在使用后的特定环境条件下,在一些环境因素如光、氧、风、水、微生物、昆虫以及机械力等因素作用下,使其化学结构能在较短时间内发生明显变化,从而引起物性下降,最终被环境所消纳的高分子材料。根据降解机理的不同,降解高分子材料可分为光降解高分子材料、生物降解高分子材料、光一生物降解高分子材料、氧化降解高分子材料、复合降解高分子材料等,其中生物降解高分子材料是指在自然界微生物或在人体及动物体内的组织细胞、酶和体液的作用下,使其化学结构发生变化,致使分子量下降及性能发生变化的高分子材料。生物降解高分子材料的应用广泛,在包装、餐饮业、一次性日用杂品、药物缓释体系、医学临床、医疗器材等诸多领域都有广阔的应用前景所以开发生物降解高分子材料已成为世界范围的研究热点。 1 生物降解高分子材料的分类 根据生物降解高分子材料的降解特性可分为完全生物降解高分子材料(Biodegradable materials)和生物破坏性高分子材料(或崩坏性,Biodestructible materials);按照其来源的不同主要分为天然高分子材料、微生物合成高分子材料、化学合成高分子材料和掺混型高分子材料四类。 1.1 天然高分子材料 天然高分子物质如淀粉、纤维素、半纤维素、木质素、果胶、甲壳素、蛋白质等来源丰富、价格低廉,特别是天然产量居首位的纤维素和甲壳素,年生物合

生物可降解塑料塑料的最新研究现状

生物可降解塑料的研究现状 摘要:生物可降解材料因其具有可降解的特性越来越受到人们的关注。本文主要介绍生物可降解塑料的应用背景,塑料的最新研究及其成果。其中可降解塑料包括淀粉基高分子材料、聚乳酸和PHB。 关键词:生物可降解塑料白色污染淀粉基材料聚乳酸PHB 现代材料包括金属材料、无机非金属材料和高分子材料作为现代文明三大支柱(能然、材料、信息)之一在人类的生产活动中起着越来越重要的作用。[1]传统的高分子塑料在给国民经济带来快速发展,人民生活带来巨大改变的同时也给人类的生存环境带来了巨大的破坏。当今社会“白色污染”的问题变得越来越受关注。这类塑料由于在自然环境下难以降解处理,以致造成了城市环境的视觉污染,同时由于它们不能像草木一样被生物降解,还常常引起动物误食,并造成土壤环境恶化。塑料制品在食品行业中广泛使用,高温下塑料中的增塑剂、稳定剂、抗氧化剂等助剂将渗入到食物中,会对人的肝脏、肾脏及中枢神经系统造成损害。塑料的大量使用必然会带来如何处理废弃塑料的难题。传统的塑料处理方法主要包括直接填埋、焚烧、高温炼油等方法。这些处理方法不仅对环境造成破坏,同时也对人类健康构成巨大威胁。石油、天然气等能然已面临危机,以石油为原料的塑料生产将受到很大的阻力。为了减少废弃塑料对环境的污染和缓解能然危机,多年来人们努力开发生物可降解材料,用以替代普通塑料。生物可降解塑料是指一类由自然界存在的微生物如细菌、霉菌(真菌)和藻类的作用而引起降解的塑料。理想的生物降解塑料是一种具有优良的使用性能、废弃后可被环境微生物完全分解、最终被无机化而成为自然界中碳素循环的一个组成部分的高分子材料。生物降解过程主要分为三个阶段:(1)高分子材料表面被微生物粘附;(2)微生物在高分子表面分泌的酶作用下,通过水解和氧化等反应将高分子断裂成相对分子量较低的小分子化合物;(3)微生物吸收或消化小分子化合物,经过代谢最终形成二氧化碳和水。 一、生物可降解材料的种类 按照原料组成和制造工艺不同可分为以下三种:天然高分子及其改性材料、微生物合成高分子材料和化学合成高分子材料。天然高分子中含量最丰富的资源包括纤维素、甲壳素、木质素、淀粉、各种动植物蛋白质以及多糖类等,他们具有多种官能团,可通过物理或化学的方法改性成为新材料,也可通过物理、化学及生物技术降解成单体或低聚物用作能源及化工原料。微生物合成高分子降解塑料是由生物发酵方法制的一类材料。 二、最新研究成果及其应用 2.1天然高分子及其改性材料 天然合成高分子降解塑料天然高分子大多数可以生物降解,但热学、力学性能差,不能满足工程材料的性能要求。通过对天然高分子改性可以得到能有实用价值的天然高分子降解塑料。其中天然高分子聚合物降解塑料包括淀粉、纤维素、木质素、多糖以及蛋白质等为基材的复合材料。淀粉是植物经光合作用而形成的碳水化合物,由于其来源广泛、价格低廉、降解后仍以二氧化碳和水的形式回归到自然,被认为是完全没有污染的可再生能源,以淀粉基高分子材料的塑料制品已在非食用领域得到了广泛的开发和研究。 淀粉基高分子材料包括淀粉填充塑料和完全淀粉基塑料。其中,淀粉基填充塑料主要是指以淀粉作为填充剂,与PE、PP等通用塑料共混。[2]传统的淀粉填

常见可降解材料的分析资料

常见可降解材料的分 析

常见可降解材料的分析 学校:安徽工程大学姓名:钱永飞 指导教师:季长路教授 内容摘要: 聚乳酸(PLA)聚乳酸有良好的生物可降解性,使用后能被自然界中微生物完全降解,用它制成的各种制品埋在土壤中6至12个月即可完成自动降解;聚丁二酸丁二醇酯(PBS)力学性能十分优异,耐热性能好,热变形温度接近100℃,改性后使用温度接近100℃,克服了其它生物降解塑料耐热温度低的缺点;加工特性良好,材料成本低,在正常储存和使用过程中性能非常稳定; 3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸共聚物(PBHV)具有完全的生物相容性和对水、气的高阻隔性等,因此在诸如医用材料、薄膜材料、一次性用品、包装材料(特别是食品包装)等方面有着广泛的应用前景。 除此之外,常见的可降解包装材料还有一些以聚乙烯醇为代表的水溶性包装材料、以淀粉类塑料为代表的生物溶性包装材料、以在高分子链中加入羰基与酮,在光照条件下加速分解为代表的光降解包装材料以及以利用珍珠岩发泡技术制作缓冲包装件为代表的天然材质包装材料。 关键词:可降解材料聚乳酸 3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸共聚物聚丁二酸丁二醇酯 引言:

聚合物和塑料是二十世纪典型的材料,年产量急剧增长,从20世纪三十年代最初的每年几百吨,到二十世纪末已经超过了1.5亿t|年, 2005年已达到2.2亿t|年,其中西欧占其中的19%。欧盟目前的塑料使用量为60kg|(人。年)①。随之而来的是地球的环境质量的不断恶化,保护环境刻不容缓,人们的环保意识开始逐渐提高。由于新型可降解包装材料具有可降解、无污染、造价越来越低等诸多优点,它慢慢进入了我们的生活。本文将讨论几种常见可降解材料的各种性能。 绪论: 近年来,随着科学技术水平和人们消费水平的日益提高,食品科技和包装工业的迅速发展,全球追捧食品健康、安全消费的呼声日益高涨,无论是监督部门还是生产企业,都对我国近期亟待制定的产品标准更加迫切,目标也更加具体明确。据统计,食品包装涉及的相关卫生标准近百种,除了2009年6月1日正式生效的(GB9685-2008食品容器、包装材料用添加剂使用卫生标准)限定的添加剂种类从65中添加到958种外,还有五十多种产品标准已列入标准制修订计划,大量的产品标准在等待进入修定计划中②。 国际上关于环境可降解塑料的含义可以归纳为三个方面。 ⑴化学(分子水平)上:其废弃物的化学结构发生显著变化,最终完全降解为二氧化碳和水。 ⑵物性(材料水平)上:其废弃物在较短时间内,力学性能下降,应用功能大部分或全部丧失。

可降解性包装材料的研究进展

可降解性包装材料的研究进展 第一节 ?当今的环境是怎样的一种状况 随着工业的现代化进展,建筑废料,电子废料,化工废料,以及我们长挂 嘴边的白色污染等等,都成了我们环境的杀手。而在这些废料中,除了铜铁类,锌铜类,还有废纸类等少数的可以回收循环使用之外,其余的垃圾废料,都被 以填充,焚烧等方式处理了。而然这些处理,在更大的程度上,对我们的环境 造成了更大的伤害,水污染,空气污染…这些都是我们熟到不能再熟的名词, 就这样缠绕在我们身边。 所以,在资源越来越贫乏,污染越来越厉害的今天,绿色材料的研发成了 我们的追求。 ?那么什么是绿色材料呢 绿色材料有两个基本的特征:两个特点: (1)产品本身不会引起环境污染或健康问题,包括不对野生动物,有益昆虫和植物造成损害。 (2)产品在使用后,在环境中可以降解为无害物质。 而我们今天所要为大家介绍的可降解包装,也是绿色包装的一种。那么我们今天,就从: 一.什么是可降解性材料 二.可降解性材料的现状 三.可降解性包装材料的分类 四.神奇的“淀粉” 五.降解塑料存在问题和发展方向 这五方面为大家介绍一下可降解包装材料的研究进展 在我们开始之前,想要问大家还记不记得,2011年的塑化剂事件?有谁可以给我讲解一下当时是怎么的一回事呢?

同学:******************** 好,谢谢这位同学给我的讲解。(好,大家都不是很清楚是怎么一回事。)那 好,没关系。通过这一节的学习,我相信你们对它会有更深的认识。 那么现在我就先从 1.食品环境现状 2.可降解性包装材料的诞生 3.什么是可降解性包装材料 这三个方面给大家讲讲,什么是可降解性塑料。 据报道,PVC包装纸中含有14-38%增塑剂,PV手套中含有34-55%,玩具中有8.7--45%,PVDC中仅含2.7-7.8%。而这些增塑剂大多是环境内分泌干扰 物(environmental endocrine disruptors,简称EEDs),它们能够改变内分泌 系统的正常功能并可对末受损的器官或其后代产生负面影响。这些增塑剂主要 通过食品包装材料进入食品。 近日,华南农业大学一位副教授发表论文称,受包装中的塑化剂溶出影响,方便面和 方便米粉都存在不同程度的塑化剂污染。而《第一财经日报》了解到,除了上述两种产品 之外,包括肉类、大米等产品的包装,也可能在特定条件下溶出塑化剂,影响食品质量。 “塑化剂”,又称“增塑剂”,可增大产品的可塑性和柔韧性,是迄今产能和消费量 最大的助剂。我国的增塑剂需求主要集中在江、浙、闽、粤地区,常见的增塑剂包括邻苯 二甲酸二(2-乙基)已酯(DEHP) 、邻苯二甲酸二丁酯(DBP) 、邻苯二甲酸丁基苄基酯(BBP)、邻苯二甲酸二正辛酯(DNOP)等。 以下提及的主要与食品密切相关的、国内还没有引起足够重视的几个环境内分 泌污染物。 1. 双酚A(BPA) 含有双酚A的产品包括:光盘、食品罐头衬里、传真纸、粉末颜料、安全头盔、防弹绝缘板、塑料窗、汽车部件、胶粘剂、保护涂膜、碳酸酯瓶和包装容器 (可回收的牛奶和水瓶)以及电器类的罩子等,BPA也可作为反应抑制剂和抗氧化 剂用于PVC产品及其加工过程。 双酚A(biphenol A简称BPA)是环氧树脂和聚碳酸酯塑料的添加剂,制成的 塑料产品用于食品和饮料的包装,树脂产品广泛用于金属的涂层包括食品罐头、 瓶盖和供水管。牙科所用聚合物材料中也含有双酚A。低含量双酚A会降低精子

生物降解塑料项目可行性研究报告

(此文档为Word格式,下载后可以任意编辑修改!)(文件备案编号:) 可行性研报告 项目名称: 组织申报单位: 法人代表:手机:联系电话:网址:单位地址: 申报时间:

生物降解塑料项目可行性研究 报告 生物降解塑料是指一类由自然界存在的微生物如细菌、霉菌(真菌)和藻类的作用而引起降解的塑料。理想的生物降解塑料是一种具有优良的使用性能、废弃后可被环境微生物完全分解、最终被无机化而成为自然界中碳素循环的一个组成部分的高分子材料。“纸”是一种典型的生物降解材料,而“合成塑料”则是典型的高分子材料。因此,生物降解塑料是兼有“纸”和“合成塑料”这两种材料性质的高分子材料。 生物降解塑料又可分为完全生物降解塑料和破坏性生物降解塑料两种。 破坏性生物降解塑料当前主要包括淀粉改性(或填充)聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚氯乙烯PVC、聚苯乙烯PS等。 完全生物降解塑料主要是由天然高分子(如淀粉、纤维素、甲壳质)或农副产品经微生物发酵或合成具有生物降解性的高分子制得,如热塑性淀粉塑料、脂肪族聚酯、聚乳酸、淀粉/聚乙烯醇等均属这

类塑料。 从原材料上分类,生物降解塑料至少有以下几种: 聚己内酯(PCL) 这种塑料具有良好的生物降解性,熔点是62℃。分解它的微生物广泛地分布在喜气或厌气条件下。作为可生物降解材料可把它与淀粉、纤维素类的材料混合在一起,或与乳酸聚合使用。 聚丁二酸丁二醇酯(PBS)及其共聚物 以PBS(熔点为114℃)为基础材料制造各种高分子量聚酯的技术已经达到工业化生产水平。日本三菱化学和昭和高分子公司已经开始工业化生产,规模在千吨左右。 中科院理化研究所也在进行聚丁二酸丁二醇酯共聚酯的合成研究。目前中科院理化研究所已经和山东汇盈公司合作建成了年产25000吨的PBS及其聚合物的生产线、广东金发公司建成了年产1000吨规模的生产线等。清华大学在安庆和兴化工有限公司建成了年产10000吨PBS及其共聚物的生产线。 聚乳酸(PLA) 美国Natureworks公司在完善聚乳酸生产工艺方面做了积极有效的工作,开发了将玉米中的葡萄糖发酵制取聚乳酸,年生产能力已达1.4万吨。日本UNITIKA公司,研发和生产了许多种制品,其中帆布、托盘、餐具等在日本爱知世博会被广泛使用。 我国目前产业化的有浙江海生生物降解塑料股份有限公司(规模5000千吨/年生产线),正在中试的单位有上海同杰良生物材料有限

可降解塑料的研究现状及发展前景

可降解塑料的研究现状 及发展前景 Company Document number:WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998

可降解塑料的研究现状及发展前景 摘要:文章综述了国内外降解塑料的研究现状,介绍了降解塑料的定义、评价标准以及降解塑料的分类,以及光降解塑料,生物降解塑料以及光/生物双降解塑料的研究动态,展望了降解塑料的光明前景。 关键词:降解塑料;光降解;生物降解;光/生物双降解 中图分类号:TQ320文献标识码:A 文章编号:1009-2374 (2010)24-0006-02 随着现代社会农业科学技术的发展,薄膜的使用逐渐深入到农业生产的各个领域。曾给农业生产带来福音的“白色革命”在极大地促进我国农业生产发展的同时,也给我国的生态环境造成了极大的“白色污染”。农膜主要以化纤为原料,其主要成分是聚丙烯,聚氯乙烯以及聚乙烯,可在田间残留几十年不降解。连年不降解的碎膜逐年累积于土壤耕层造成土壤板结、通透性变差、根系生长受阻,后茬作物减产,有些作物减产幅度达到20%以上,并且这一情况正在进一步恶化。由此产生的环保负面效应已引起社会各界的严重关注和忧虑。 1降解塑料的定义以及评价方法 降解塑料是一类新型功能塑料,从世界范围来看,其技术在不断发展,用途在不断开拓,定义、评价方法以及评价标准也均在不断规范和完善中。近年来,国内外都在努力寻找一

个能被人类所接受的降解塑料的定义及其评价方法。影响比较大的是,欧洲制定的Comite´ Europe´en de Normalisation (CEN)标准,强调包装材料的回收再利用以及堆肥处理;英国标准组织BSi则强调了包装材料的环境效应,着重于薄膜的氧化降解;其中,被大家所共识且认可程度最高的是美国材料试验协会(American Society for Testing and Materials,ASTM)对降解薄膜所作的定义及评价方法。 随着国内降解塑料的不断发展,与之相关的测试标准,规范也不断被制定出来。与ASTM一样,国标并没有对降解时间,降解产物以及检测方法做出明确的规定。 2降解塑料的分类 降解塑料按照降解机理可大致分为光降解塑料、生物降解塑料和光-生物双降解塑料。其中,具有完全降解特性的生物降解塑料和具有光-生物双重降解特性的光/生物双降解塑料,是目前主要的研究开发方向和产业发展方向。 光降解塑料 光降解塑料一般是指在太阳光的照射下,引起光化学反应而使大分子链断裂和分解的塑料。一般光降解塑料的制备方法有两种,一是在高分子材料中添加光敏剂,由光敏剂吸收光能后产生自由基,促使高分子材料发生氧化作用后达到劣化;另一种是利用共聚的方式将光敏基团(如羧基、双键等)

生物医用可降解材料

生物医用可降解高分子材料 1.引文 近年来生物材料被广泛的应用于医学领域中,并在临床上取得了成功,为研制人工器官和一些医疗器具提供了物质基础。在医疗过程中,有时需要一些暂时性的材料,如骨折内固定,这要求植入材料在创伤愈合或药物释放过程中生物可降解;在人体组织工程研究中,需要在一些合成材料上培养组织细胞,让其生长成组织器官,这要求材料在相当长的时间内生物缓慢降解。因此开发高安全性的可降解生物材料,不断提高此材料的性能、完善材料的设计是我们急需解决的问题。 2. 定义 可降解生物高分子材料是指在生物体内经水解、酶解等过程,逐渐降解成低分子量化合物或单体,降解产物能被排出体外或能参加体内正常新陈代谢而消失的材料[1]。 案例:ELLA-CS 鞣花酸-壳聚糖可降解肠道支架(郑州大学和北京大学研究所联名开发)[2] 3. 特性 生物医用可降解材料以医疗为目的,有些材料会长时间植入动物或人体内部,故而对该材料的要求会相对严苛。目前对于生物医用高分子材料的要求有如下三个方面[3]:首先材料是其最基本属性,这就需要材料能够保证医疗过程的正常进行,不会因其机械强度、稳定性等物理化学方面的性能而影响医疗进程;(敷料——粘附性、力学性能)其二是生物医学方面,材料要能与生物体内的环境和谐相处,不影响生物体的正常生理反应、生理活动(生物相容性); 另外是其可降解性,通过控制一定的条件(分子量、化学键数),来控制其降解时间,并确保最终材料可以通过人体的新陈代谢系统或者排泄系统安全排出体外。(药物缓释+骨骼修复) 与非可降解生物材料相比,可降解生物材料具有许多优势[4]: ①更好的生物相容性。生物相容性应包括:组织、血液和力学相容性, 可降解生物材料一般会根据人体的环境特征而进行的材料设计与表面界面改性,可以有效地提高植入材料与组织间的相容性,同时保证材料应有的物理与力学性能。 ②植入材料的物理和力学性能稳定可靠、易于加工成型、便于消毒灭菌、无毒无热源、不致癌不致畸等。 ③暂时植入体内的材料其降解周期可控并且降解产物是可被吸收或代谢的无毒单体或链段,可降解高分子材料的降解单体大都为可被人体吸收的小分子,可降解生物陶瓷在体内则会降解成颗粒、分子或者离子,被细胞作为原料使用而逐步消失,可降解金属材料则会形成离子态进而被人体所吸收利用。 例子: 4. 壳聚糖——一种常见的生物医用可降解高分子材料 5. 生物医用可降解材料产业和就业简介

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