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1、LOGO生物可降解材料主讲人：雷雪*无机生物材料Contents生物降解材料概况1生物降解材料的种类与性能2生物降解材料的降解机理3生物降解材料的应用范围4面临的问题和解决办法6生物降解材料发展趋势52*无机生物材料生物降解材料概况生物降解材料是20世纪80年代后随着环境、能源等矛盾 的凸显而发展起来的新型材料，作为一种可自然降解的材料， 在环保方面起到了独特的作用，其研究和开发已得到迅速发展 ，作为解决“白色污染”最为有效的途径，已引起环境专家、材 料学家及更多领域人士的关注。据美国ASTM（材料和实验协会）定义：生物降解材料是 在细菌、真菌、藻类等自然界存在的微生物作用下能发生化学 、生物
2、或物理作用而降解或酶解的高分子材料。3*无机生物材料生物降解材料的种类与性能主要包括聚-羟基丁 酸酯(PHB)、聚羟基 戊酸酯等，它们同属 于聚羟基烷酸酯 (PHA)。其中，聚羟 基丁酸是低毒材料， 目前已被用于药物控 释、缝合线和人工皮 肤等。大多是在分子 结构中引入酯 基的脂肪族聚 酯，其制备方 法主要包括缩 合聚合和开环 聚合。由生物体内提 取或自然环境 中直接得到的 一类大分子， 具有良好的生 物相容性和可 降解性，但机 械性能较差。天然高分 子可降解 材料微生物合 成的可降 解材料人工合成 可降解材 料按照结构与组成，可分为天然 蛋白质、多糖及其衍生物，此 外还包括一些生物合成聚酯。
3、 典型的蛋白类、多糖类物质及 其衍生物有胶原、胶、环糊精 、淀粉、葡聚糖、壳壳糖、透 明质酸、纤维素、海藻酸衍生 物、硫酸软骨素和肝素等。但高分子量的聚酯，只能通过开 环聚合方法合成，因为缩聚反应 受反应程度和反应过程中产生的 水的影响，很难获得高分子量的 产物。目前已开发的主要产品有 聚乳酸(PLA)、聚己内酯 (PCL)、聚乙醇酸(PGA)、聚 乙醇酸交酯、聚丙醇酸交酯、聚 琥珀酸丁二酯(PBS)等。4*无机生物材料生物降解材料的可降解机理由于生物细胞 增长而使聚合 物组分水解、 电离或质子化 而发生机械性 破坏，分裂成 低聚物碎片生物物生物物 理作用理作用微生物侵蚀导 致材料分裂 或氧化
4、崩裂酶直接作酶直接作 用用微生物对聚合 物作用而产生 新物质(CH4 ，CO2和 H2O)生物化生物化 学作用学作用生物降解材料的生物降解，是指生物降解材 料在生物作用下发生降解、同化的过程。发 挥生物降解作用的微生物主要包括真菌、霉 菌或藻类，降解机理主要可分为3类：5*无机生物材料生物降解材料的应用范围生物降解材料 的应用范围环保领域水资源环境领域食品容器和包装 行业农林业方面医学领域外科手术缝合线药物缓释剂骨固定材料人造皮肤6*无机生物材料生物降解材料发展趋势聚羟基脂 肪酸酯淀粉聚乳酸聚己 内酯聚丁二 酸丁二 醇酯五大热门可降解 材料近年来比较活跃最理想的生物可降解材料是利用可再生 资源
5、，即利用生物合成的方法得到的生 物材料。这种生物材料可以被生物所重 新利用，能够降解，产物最好是二氧化 碳和水，从而使这种材料的生产和使用 纳入自然界的循环。7*无机生物材料生物降解材料发展趋势淀粉及其衍生物因为生物降解性好，价格低廉而 被改性作为填充塑料的重点，并且其接枝物在很多方 面具有广泛的应用前景。利用植物中的淀粉、纤维素 和木质素等，以及利用动物中的壳聚糖、氨基葡聚糖 、动物胶，以及海洋生物的藻类等，可制造有价值的 生物可降解聚合物。高含量淀粉基聚合物则可以做为 完全生物降解型聚合物。因而，将淀粉改性后，与聚 己内酯等生物合成的降解聚合物共混，以此来提高材 料的降解性和力学性能，已经
6、成为当前生物降解材料 研究的热点之一。8淀粉应应用*无机生物材料9环环保玉米淀粉牙 签签淀粉的用途十分广泛 ,可制作粘胶,塑料,食品等 多种产品。如名菜猪肉炖 粉条是用红薯淀粉做的， 龙口粉丝是用绿豆淀粉 做的。淀粉牙签一般是用 玉米和绿豆的淀粉制成。淀粉牙签经济环 保 ，能避免大量森林资源被 砍伐，它是国际绿色工 业浪潮的必然产物，具 有很强的市场潜力和竞 争力。生物降解材料发展趋势由生物合成的聚乳酸可作为天然生物材料 ，它是由生物发酵产生的乳酸经人工化学合成 而得到的聚合物，但仍保持着良好的生物相容 性和生物可降解性，具有与聚酯相似的防渗透 性，同时具有与聚苯乙烯相似的光泽度、透光 性和加
7、工性。*无机生物材料 减少给药次数 和给药量10聚乳酸*无机生物材料11聚乳酸应应用*无机生物材料聚乳酸包装袋12聚乳酸应应用聚乳酸人造皮肤聚乳酸导导管支架*无机生物材料13组织组织 工程组织组织 工程耳朵朵组织组织 工程支架示意图图*无机生物材料14*无机生物材料生物降解材料存在的主要问题价格昂贵，不易推广应用加工困难，尚未完全达到实用阶段降解可控、回收利用等技术不足尚无统一评价方法和标准人工合成，工艺复杂、性能不稳定主要问题主要问题15*无机生物材料解决办法1对生物降解塑料产 品的应用和发展采 取补贴政策，包括 中央政府补贴和地 方政府补贴。中央 财政可采用科技攻 关资金、贴息等补 贴方式2对利用生物质原料 生产生物降解塑料 的企业，国家考虑 采用低息贷款政策 、技术改造专项贷 款、信用担保政策 等来鼓励产业发展3为促进行业发展应 制定关税优惠税率 。为鼓励和扶持一 些企业的发展，可 以按照新的企业所 得税条例规定减免 优惠政策16LOGO
