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生物降解材料及药物控制释放材料 12材化 胡晓东 生物降解材料 生物降解或生物分解，是由微生物把某些物质以化学分解成自然元素。通常在关系到生态环境，废物管理，生物医药，自然环境（生物修复）。 可生物降解的物质，一般是有机物质，如植物和动物，或相似的人工物质。有些微生物具有一种自然的微生物代谢能力，能降解和改造巨大的化合物 生物降解材料 天然可降解高分子材料 天然高分子材料具有良好的降 解性、透气性、安全性、经济 性 纤维素可降解材料 木质素可降解材料 甲壳素可降解材料 淀粉可降解材料 蛋白质 生物降解 天然高分子可降解材料发展 前景 天然高分子可降解材料的发 展任重而 道远。目前天然高 分子可降解材料的开发与应用存在的 主要问题是: ( 1 ) 产品 价格高; ( 2 ) 产品性能和用途的限制; ( 3 ) 使用性能与传统材 料相比还不尽人意。但我们相信随着石油资源的日益枯 竭、 环保意识的不断增强和环保法规的进一步完善, 天然高分子 可降解材料市场仍将迅速增长, 尤其是在塑料薄膜、包装材 料、医用材料等领域的应用, 具有很广阔的前景。 生物降解 合成可降解性高分子 近年来 , 生物可降解合成高分子材料在医药领域得到广泛的应用 。用于手术或伤口闭合的各种缝合线 ,手术植入及骨科固定装置 ,血管或泌尿系统用的移植固定膜 ,引导组织再生材料 , 用于人体组织或器官损伤修复 、替代的活细胞支架以及药物控制释放的载体材料 , 包括各 种用于装载药物的埋植棒 、 微球 、 凝胶和膜 。合成高分子与天然高分子材料相比有更多的优势 , 没有抗原性 、 物理化学性能可以预测且可以重复制备 ,通过分子设计 ,可以在材料上引入特殊的功能基团 , 实现靶向给药 。 生物降解 常用合成可降解高分子 聚乳酸 ( PLA) 由乳酸环状二酯 ( 丙交酯) 开环聚合而成 。因为乳酸分子中有一个不对称碳原子 , 存在两种旋光异构体 ,D-型和 L-型 , L- 型存在于自然界中 。因此聚乳酸有四种形态 ,即PLLA、 PDLA、 P DLLA 和 meso-PLA。通常合成的聚乳酸是一种由 D-和 L- 型异构体组成的外消旋的混合物 , 具有较低的结晶度和熔点 , 降解速率较快 。因为聚乳酸的降解是单纯的酯键的水解 , 所以结晶度高的 L-P LA、 D-PLA 要比非晶态的 (D , L) -PLA 难于水解[3 ]。PLA 的熔点约 170 ℃ 。 生物降解 聚乙醇酸 ( PG A) 是一种线型烷基聚酯 ,由乙交酯开环聚合而成 。 乙交酯由乙醇酸脱水制备 。PGA 结晶度较高 , 可达到 50 %。 熔点高 ,不溶于普通的有机溶剂 ,但是可以溶解于高氟代有机溶剂如六氟异丙醇等 。PG A 的降解比 P LA快 , 由于 P LA 的甲基侧链使其疏水性较强 。PG A 是至今获得的亲水性最强的合成聚酯高分子 。单纯的 PG A 机械强度较差 ,而且脆性大 ,难于加工 。因此人们常常将这两种单体复合共聚 ,以改善材料的机械性能和降解性能 生物降解 生物降解高分子的降解机理 生物降解是指复合大分子或细胞在体内通过溶解 、 简单水解或酶降解转化为较小分子量的中间产物或者小分子最终产物的过程 。在这个转化过程当中 , 生物降解高分子被裂解成碎片 ,碎片进一步转化或代谢成小分子 ,被排出生物体 。 聚合物的降解基于其在高分子链上的断裂位置 , 可归纳为三种类型 水溶性高分子通过交联转化为不溶性高分子 , 降解时其交联键或分子骨架被水解破坏 , 高分子重新变为水溶性分子 ,例如由甲醛或戊二醛交联制备的白蛋白及明胶微球的降解 ; 非水溶性的高分子通过水解 、 离子化或质子化而转变成水溶性分子 ; 疏水性高分子通过分子骨架断裂转变为水溶性小分子 。 生物降解 绝大部分合成的可生物降解高分子材料的生物降解都属于 Ⅲ 型降解 。影响高分子材料降解的主要因素有 : 单体的组成 、结构和化学性质 ,即化学键的稳定性 物理性质 , 如亲水性 、结晶度 ,可以通过单体的化学组成和加工条件控制 聚合物的分子量 ; 聚合物器件的几何因素 , 如大小 、形状 、 表面积 添加剂及环境因素 ,如 p H 条件 、离子强度 药物控制释放材料 随着现代医学的高度发展, 高分子材料广泛应用于医学领域, 它作为药物控制释放的载体是最热门的方向之一 药物 控制释放体系, 是利用天然或合成的高分子化合物作为药物载体或介质, 制成一定的剂型, 然后置于释放的环境中, 载体中