生物醫(yī)學高分子材料

1、 生物材料（biomedical materials）包括生物醫(yī)學材料、生物模擬材料和仿生設(shè)計新材料。 生物醫(yī)學材料是用于生命系統(tǒng)接觸和發(fā)生相互作用的，并能對其細胞、組織和器官進行診斷治療、替換修復或誘導再生的一類天然或人工合成的特殊功能材料。 生物醫(yī)學材料包括金屬生物醫(yī)學材料、無機非金屬生物醫(yī)學材料和高分子生物醫(yī)學材料。 生物醫(yī)學高分子材料也稱醫(yī)用高分子（Biomedica1 Polymer）材料，它是一類用于臨床醫(yī)學的高分子及其復合材料。 1.按來源分類 （1） 天然醫(yī)用高分子材料天然醫(yī)用高分子材料 如膠原、明膠、絲蛋如膠原、明膠、絲蛋白、角質(zhì)蛋白、纖維素、粘多糖、甲殼素及其衍白、角質(zhì)蛋白

2、、纖維素、粘多糖、甲殼素及其衍生物等。生物等。（2） 人工合成醫(yī)用高分子材料人工合成醫(yī)用高分子材料 如聚氨酯、硅橡如聚氨酯、硅橡膠、聚酯等。膠、聚酯等。（3 3） 天然生物組織與器官天然生物組織與器官 包括：取自患者自體的組織包括：取自患者自體的組織 取自其他人的同種異體組織取自其他人的同種異體組織 來自其他動物的異種同類組織。來自其他動物的異種同類組織。 合成高分子生物醫(yī)學材料 有四種聚合物是專門為生物醫(yī)學應用而開發(fā)的：聚乙交酯（PGA）聚（丙交酯）（PLA） 聚乙交酯-丙交酯（PGLA） 聚-對-二氧雜環(huán)已酮（PDS） 有幾種已工業(yè)化生產(chǎn)的聚合物，雖不是專門為生物醫(yī)學應用而生產(chǎn)，但通過用專

3、門的技術(shù)進行加工后也可以制成供生物醫(yī)學方面應用的纖維、細絲、微孔材料和管狀材料。聚四氟乙烯（用做微孔織物和薄膜） 聚丙烯（用做微孔薄膜和中空纖維膜 )聚丙烯腈（用做中空纖維膜） 聚酰胺纖維 2.按材料與活體組織的相互作用關(guān)系分類 生物惰性（bioinert）高分子材料 指在體內(nèi)不降解、不變性、不引起長期組織反應的生物醫(yī)學高分子材料 ，適合長期植入體內(nèi)。 生物活性（bioaciive）高分子材料 指植入高分子材料能夠與周圍組織發(fā)生相互作用，一般指有益的作用。 生物吸收（bioabsorbable）高分子材料 在體內(nèi)逐漸降解，其降解產(chǎn)物被肌體吸收代謝。 3.按生物醫(yī)學用途分類 硬組織相容性生物醫(yī)學

4、高分子材料 軟組織相容性生物醫(yī)學高分子材料 血液相容性生物醫(yī)學高分子材料 藥物和藥物控釋生物醫(yī)學高分子材料 l(一）一） 對醫(yī)用高分子材料本身性能的要求對醫(yī)用高分子材料本身性能的要求l1.耐生物老化性。對于長期植入的醫(yī)用高分子材料，耐生物老化性。對于長期植入的醫(yī)用高分子材料，生物穩(wěn)定性要好，但對于暫時植入的醫(yī)用高分子材料，生物穩(wěn)定性要好，但對于暫時植入的醫(yī)用高分子材料，則要求能夠在確定時間內(nèi)降解為無毒的單體或片斷，則要求能夠在確定時間內(nèi)降解為無毒的單體或片斷，通過吸收、代謝過程排出體外。通過吸收、代謝過程排出體外。l2.物理和力學穩(wěn)定性。針對不同的用途，在使用期內(nèi)物理和力學穩(wěn)定性。針對不同的用

5、途，在使用期內(nèi)醫(yī)用高分子材料的強度、彈性、尺寸穩(wěn)定性、耐曲撓醫(yī)用高分子材料的強度、彈性、尺寸穩(wěn)定性、耐曲撓疲勞性、耐磨性應適當。對于某些用途，還要求具有疲勞性、耐磨性應適當。對于某些用途，還要求具有界面穩(wěn)定性。界面穩(wěn)定性。l3.易于加工成型。易于加工成型。l4.材料易得，價格適當。材料易得，價格適當。l5.便于消毒滅菌。便于消毒滅菌。l（二）對醫(yī)用高分子材料的人體效應的（二）對醫(yī)用高分子材料的人體效應的要求要求-生物相容性生物相容性l 生物相容性是描述生物醫(yī)用材料與生生物相容性是描述生物醫(yī)用材料與生物體相互作用情況的概念。如果說某種物體相互作用情況的概念。如果說某種材料的生物相容性好，是指這種

6、材料能材料的生物相容性好，是指這種材料能夠與肌體相互適應，即材料對肌體沒有夠與肌體相互適應，即材料對肌體沒有顯著或嚴重的不良反應，肌體也不引起顯著或嚴重的不良反應，肌體也不引起材料性能的改變。材料性能的改變。l 生物相容性生物相容性包括血液相容性、組織包括血液相容性、組織相容性和生物降解吸收性。相容性和生物降解吸收性。l1 1 血液相容性血液相容性 l指材料與血液接觸時，不發(fā)生溶血或凝血。指材料與血液接觸時，不發(fā)生溶血或凝血。l具有抗血栓性能的材料的表面結(jié)構(gòu)有以下具有抗血栓性能的材料的表面結(jié)構(gòu)有以下特征。特征。 l (1)(1)帶負電荷表面帶負電荷表面 l （2 2）具親水性或疏水性均衡的表面

7、）具親水性或疏水性均衡的表面 l （3 3）具微相分離結(jié)構(gòu)表面）具微相分離結(jié)構(gòu)表面 l （4 4）具接枝或涂覆抗凝血物質(zhì)表面天然）具接枝或涂覆抗凝血物質(zhì)表面天然的抗凝血物質(zhì)有尿激酶、肝素、前列腺素的抗凝血物質(zhì)有尿激酶、肝素、前列腺素等。等。l (5)(5)偽內(nèi)膜形成表面?zhèn)蝺?nèi)膜形成表面 l2.2.組織相容性組織相容性 l指材料與血液以外的生物組織接觸時，指材料與血液以外的生物組織接觸時，材料本身的性能滿足使用要求而對生物材料本身的性能滿足使用要求而對生物體無刺激性、不使組織和細胞發(fā)生炎癥、體無刺激性、不使組織和細胞發(fā)生炎癥、壞死和功能下降，并能按照需要進行增壞死和功能下降，并能按照需要進行增殖和

8、代謝。殖和代謝。l具體來說，要求材料置于一般組織表面、具體來說，要求材料置于一般組織表面、器官空間組織內(nèi)等處后，活體組織不發(fā)器官空間組織內(nèi)等處后，活體組織不發(fā)生排斥反應，材料自身也不因與活體組生排斥反應，材料自身也不因與活體組織、體液中多成分長期接觸發(fā)生性質(zhì)劣織、體液中多成分長期接觸發(fā)生性質(zhì)劣化，功能下降?；?，功能下降。l3 3生物降解吸收性生物降解吸收性 l 指材料在活體環(huán)境中可發(fā)生速度能控指材料在活體環(huán)境中可發(fā)生速度能控制的降解，并能被活體在一定時間內(nèi)自制的降解，并能被活體在一定時間內(nèi)自行吸收代謝或排泄。行吸收代謝或排泄。l 按照在生物體內(nèi)降解方式可分為水按照在生物體內(nèi)降解方式可分為水解型

9、和酶解型兩種。解型和酶解型兩種。 l（三）具備效果顯示功能（三）具備效果顯示功能l 具有顯示其醫(yī)用效果的功能，即生物功具有顯示其醫(yī)用效果的功能，即生物功能性。能性。l 1.1.可檢查、診斷疾病可檢查、診斷疾病l 2 2可輔助治療疾病如注射器、縫合線和可輔助治療疾病如注射器、縫合線和手套等手術(shù)用品材料手套等手術(shù)用品材料l 3.3.可分別滿足各臟器對維持或延長生命功可分別滿足各臟器對維持或延長生命功能的性能要求能的性能要求l 4.4.具備支持活體、保護軟組織、腦和內(nèi)臟具備支持活體、保護軟組織、腦和內(nèi)臟的功能等。的功能等。l 5.5.具備可改變藥物吸收途徑，控制藥物釋具備可改變藥物吸收途徑，控制藥物

10、釋放速度、部位，并滿足疾病治療要求的功能。放速度、部位，并滿足疾病治療要求的功能。l（四）對醫(yī)用高分子材料生產(chǎn)與加工的要求（四）對醫(yī)用高分子材料生產(chǎn)與加工的要求l要防止在醫(yī)用高分子材料生產(chǎn)、加工工程中要防止在醫(yī)用高分子材料生產(chǎn)、加工工程中引入對人體有害的物質(zhì)。引入對人體有害的物質(zhì)。l1.嚴格控制用于合成醫(yī)用高分子材料的原料嚴格控制用于合成醫(yī)用高分子材料的原料的純度，不能代入有害雜質(zhì)，重金屬含量不的純度，不能代入有害雜質(zhì)，重金屬含量不能超標。能超標。l2.醫(yī)用高分子材料的加工助劑必須是符合醫(yī)醫(yī)用高分子材料的加工助劑必須是符合醫(yī)用標準。用標準。l3.對于體內(nèi)應用的醫(yī)用高分子材料，生產(chǎn)環(huán)對于體內(nèi)應用

11、的醫(yī)用高分子材料，生產(chǎn)環(huán)境應當具有適宜的潔凈級別。境應當具有適宜的潔凈級別。 l1甲殼素的存在l 甲殼質(zhì)（chitin）又名幾丁質(zhì)、甲殼素、殼多糖，廣泛存在于節(jié)足動物（蜘蛛類、甲殼類）的翅膀或外殼及真菌和藻類的細胞壁中。在自然界中，甲殼質(zhì)的年生物合成量約100億噸，是地球上除纖維素以外的第二大有機資源，是人類可充分利用的巨大自然資源寶庫。 2.甲殼素的研究開發(fā)現(xiàn)狀 l 甲殼質(zhì)及其衍生物工業(yè)正在崛起，研究開發(fā)正方興未艾。l 從20世紀80年代以來，美國和日本等國都已經(jīng)投入了大量人力、物力進行這方面的開發(fā)與研究。l 我國的甲殼質(zhì)資源極其豐富，而且曾是研究開發(fā)甲殼質(zhì)制品較早的國家之一。早在1958年

12、，就對甲殼質(zhì)的性能及生產(chǎn)進行過研究，并用于紡織染整上作上漿劑。進入20世紀80年代后期，甲殼質(zhì)資源的開發(fā)利用引起了一些科研院所的重視，并開始了在醫(yī)療和保健等領(lǐng)域的研究與開發(fā)。l 3.甲殼質(zhì)及殼聚糖的生物活性l1) 抗菌、殺菌作用 l 脫乙酰度為30和70的甲殼質(zhì)能提高宿主抗Sendai病毒及大腸桿菌感染能力。殼聚糖可抑制細菌、霉菌生長。l2) 抗腫瘤作用 l 甲殼質(zhì)可選擇性地凝聚白血病的L1210細胞，Ehrlich腹水癌C，對正常的紅血球骨髓細胞無影響。l3) 促進組織修復及止血作用 l 甲殼質(zhì)及其降解產(chǎn)物都帶有正電荷，可以從血清中分離出血小板因子-4，增加血清中H6水平，或促進血小板聚集或

13、凝血素系統(tǒng)。作為止血劑有促進傷口愈合、抑制傷口愈合纖維增生、并促進組織生長的功能，對燒、燙傷有獨特療效。l4) 增強免疫力 l 殼聚糖能增強巨噬細胞的吞噬作用和水解酶的活性，刺激巨噬細胞產(chǎn)生淋巴因子，啟動免疫系統(tǒng)，且不增加抗體的產(chǎn)生。l 此外，殼聚糖為天然抗酸劑，具中和胃酸、抗?jié)冏饔?，還可降低腎病患者血清膽固醇、尿素及肌酸水平。在醫(yī)藥、農(nóng)藥制劑開發(fā)中作緩釋劑載體輔料，合成人工器官（人工皮膚、粘膜、腿、牙、骨）及骨固定棒材。l4.甲殼質(zhì)及殼聚糖的制備l以蝦蟹殼為原料，通過以下步驟制備：l 原料預處理 l 將蝦蟹殼的肉質(zhì)、污物盡可能剔除，后用水洗凈，注意蝦蟹殼一定要新鮮的，腐敗的應去掉。l 浸酸

14、 l 取洗凈的新鮮蝦蟹殼，加HCI溶液浸泡，除去其中CaCO3、Ca3（PO4）2等礦物質(zhì)成分。l 堿煮l 將浸酸后的軟殼浸泡于NaOH溶液中煮沸1h左右，目的是使蛋白質(zhì)被堿液溶解，油脂皂化溶于堿水中，同時色素也遭到破壞。l 氧化脫色 l 將堿煮后的蝦蟹殼浸于清水中，滴入KMnO4酸性溶液，以氧化原料中的色素和一些未被堿除去的雜質(zhì)。l 還原l 將氧化后的原料浸泡清水中，并滴入草酸溶液，直至蟹蝦殼的褐色完全褪盡，色澤呈純白為止。濾干后干燥，得到甲殼質(zhì)。l 脫乙?；?l 將甲殼質(zhì)浸泡于NaOH溶液中可達到脫乙酰目的。脫乙?；鬄V干后干燥，即得殼聚糖。l l5甲殼質(zhì)、殼聚糖及其衍生物的應用l （1）

15、醫(yī)藥及醫(yī)療領(lǐng)域 l-生產(chǎn)藥物的原料l殼聚糖及其水解的殼聚寡糖、氨基葡萄糖等已用作生產(chǎn)藥物的中間體、載體或輔料。l-藥用輔料l 甲殼質(zhì)及其衍生物作為新型的藥用輔料已收載于藥劑輔料大全及藥用輔料應用技術(shù)，它們可用作制劑的填充劑、分散劑、粘結(jié)劑、崩解劑、包衣劑、制粒劑、穩(wěn)定劑、植入劑的載體、控釋制劑的賦形劑和控釋膜材料、微囊和微球的囊材、抗癌藥物的復合物、片劑的稀釋劑等。l -人工皮膚（醫(yī)用敷料）l 用甲殼質(zhì)和殼聚糖制作的外用撒粉、藥膏及填充物已廣泛用于外科敷料的生產(chǎn)。l 用甲殼質(zhì)、殼聚糖等原料制成的人工皮膚（醫(yī)用敷料）用于整形內(nèi)科、皮膚科，作為被覆保護材料。l l -手術(shù)縫合線 l用甲殼質(zhì)材料制成

16、的外科手術(shù)縫合線，具有柔軟、易打結(jié)、易吸收無炎癥反應等特點，加速愈合。- 抗凝劑l外科手術(shù)中已采用殼聚糖作止血材料，它比常規(guī)止血劑的止血效果好，且操作簡便，不易感染。l-人工器官l 用甲殼質(zhì)及衍生物的中空纖維膜 制成的人工腎可以經(jīng)受高溫消毒，而且有較大的機械強度。在對血液透析時，克服了長期使用醋酸纖維和銅氨纖維膜制成的人工腎對中、低分子有毒物質(zhì)透過率低的缺點。l-骨修復材料 l 甲殼質(zhì)可制成骨缺損支架材料，骨細胞可在其支架上爬行替代，生長良好。由殼聚糖配以適當?shù)臒o機鹽制造的“骨釘”，在骨外科手術(shù)中用于取代鋼板以固定骨骼。l- 接觸眼鏡材料l 甲殼質(zhì)類物質(zhì)是制備硬性或軟性接觸眼鏡的理想材料。所得

17、產(chǎn)品透氣性能優(yōu)異且具促進眼內(nèi)傷口或創(chuàng)面愈合作用。若加入染色劑還可制作新穎的彩色接觸鏡。l l l(2)化妝品領(lǐng)域l 甲殼質(zhì)、殼聚糖具有良好的增稠、保濕、重金屬絡合、防靜電性能，廣泛用于各類膏霜及護發(fā)用品等化妝品中，起到吸濕、保濕、護發(fā)、潤膚等功效l l（3） 農(nóng)業(yè)領(lǐng)域l l-作植物種子處理劑 l 以殼聚糖處理的植物種子，發(fā)芽率有提高，增加了抗土壤真菌的能力。l l-殺菌劑 l、 殼聚糖能阻止植物病原菌細胞的發(fā)育生長，誘導出宿主植物對病原菌的防護機能，減少菌類對植物的危害。l l（4） 其他 l 殼聚糖、甲殼質(zhì)在紡織印染行業(yè)中作污水處理劑；食品工業(yè)中的增稠劑、絮凝劑；造紙工業(yè)中的新型助劑；貴金屬

18、提取絡合劑；涂料、顏料、染料添加劑等。l 6甲殼素類纖維的制備技術(shù)1)甲殼素類纖維紡絲原液的制備以殼聚糖為原料時，多選用5%以下的醋酸水溶液作為溶劑。 甲殼素紡絲原液的制備多采用溶解性能優(yōu)異的有機溶劑,加適當?shù)穆然囍堋?2)甲殼素類纖維的成型 制備甲殼素類纖維可采用干法紡絲、濕法紡絲和干-濕法紡絲等不同的成型工藝 。 3)甲殼素類纖維的后處理 甲殼素類纖維的后處理包括拉伸和還原等工序。拉伸可在紡絲成型時連續(xù)進行，也可以在制成初生纖維后再進行后拉伸。對于某些甲殼素衍生物紡制的纖維，可將該類纖維直接應用，也可根據(jù)需要 7.甲殼素類纖維的的結(jié)構(gòu)性能與應用 甲殼素類纖維是由甲殼素類物質(zhì)作為原料制得

19、的，因此它們具有甲殼素類物質(zhì)的一些性能，如良好的生物活性、生物相容性和生物可降解性等。同時纖維成型過程中超分子結(jié)構(gòu)發(fā)生的改變和形成的形態(tài)結(jié)構(gòu)對纖維的性能也有一定的影響。另外必須指出，不同種類的甲殼素類纖維由于其化學結(jié)構(gòu)的不同，導致其超分子結(jié)構(gòu)也有一定差異。 斷裂強度品種 線密度/tex強度/cN.dtex-1伸長/%打結(jié)強度/cN.dtex-1干強濕強干伸濕伸甲殼素纖維0.17-0.44 0 . 9 7 -2.200.35-0.97 4-83-80.44-1.44殼聚糖纖維0.17-0.440 . 9 7 -2.730.35-1.23 4-86-120.44-1.32 表:甲殼素和殼聚糖纖維的

20、質(zhì)量指標 l 目前甲殼素纖維和殼聚糖纖維的斷裂強度較低，特別是濕強遠低于干強，這使它們的加工和應用受到一定的限制。l 我們制備的殼聚糖纖維經(jīng)中國紡織工業(yè)協(xié)會化纖產(chǎn)品檢測中心測試。線密度為2.01dtex，斷裂強度為2.02.5cN/dtex，斷裂伸長率為9%左，達到國外同類纖維先進水平。 8.甲克素及殼聚糖纖維的加工及應用l 針織制衣l甲殼素類短纖維紡紗l 機織制衣l 甲殼素類短纖維疏棉成網(wǎng)浸軋烘干裁切包裝消毒醫(yī)用非織造布 l 目前國外的甲殼素類纖維主要用于醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域，特別是日本和美國利用甲殼素及其衍生物制成可吸收醫(yī)用縫合線和醫(yī)用敷料。l 近年日本開發(fā)了服裝用的甲殼素/纖維素共混纖維蟹鱉綸，

21、該纖維具有抗菌、防霉、去臭、吸濕、保溫柔軟、染色性好等優(yōu)點，已引起纖維工作者的高度重視。 l l1膠原的存在 l膠原是蛋白質(zhì)中，它主要存在于動物的結(jié)締組織和硬骨料組織。 l不同組織中的膠原，其化學組成和結(jié)構(gòu)都有差異，一般按膠原的所在組織稱之為皮膠原、骨膠原、齒膠原等。 2膠原蛋白纖維的制備與應用l 膠原纖維是通過重新組構(gòu)牛屈肌腱的骨膠原懸浮液制成的。首先將干凈的肌腱薄片用解酶進行處理，除去骨膠原纖維素中的彈性硬，使之容易膨脹。之后將肌腱薄片浸在氰乙酸和甲醇-水的混其膨脹。接著再將得到的混合物均勻化處理和過濾，然后壓入適當?shù)哪淘±镄纬山z條。 膠原纖維的基本性能及與其他纖維的比較 表 膠原纖維的

22、基本性能及與其他纖維的比較 項目膠原纖維羊毛乳酪纖維大豆蛋白纖維干抗張強度/g.d-11.8-2.51.0-1.71.10.7干伸長率/%40-5025-355060濕抗張強度/g.d-1）0.8-1.50.76-1.630.60.35濕伸長率/%42-5025-506060初始彈性模數(shù)/g.d-126-5811-25 相對密度1.391.32 柔韌度很好很好 l 膠原纖維幾乎與人的皮膚組成相同，具有最好的親和性和穿著舒適性，其干強度和濕強度都超過了羊毛，彈性也遠遠超過了羊毛，還具有抑菌作用。膠原纖維可制成外科手術(shù)縫合線，當傷口愈合時，不需拆線，可被人體吸收。膠原纖維還特別適合制作貼身穿著的內(nèi)

23、衣和內(nèi)褲。 1聚乳酸的原料 聚乳酸（PLA）是以乳酸為基本原料制得的。所有碳水化合物富集的物質(zhì)，例如糧食、有機廢棄物（如玉米芯或其它農(nóng)作物的根、莖、葉、皮，城市有機廢物，工業(yè)下腳等）都是乳酸生產(chǎn)的原料。 我國發(fā)酵乳酸工業(yè)主要采用玉米、大米、薯干粉等為發(fā)酵原料。 乳酸菌35452OHC6H12O6CH3CHCOOH2聚乳酸的合成 l 聚乳酸的合成方法通常有兩種，即丙交酯（乳酸的環(huán)狀二聚體）的開環(huán)聚合和乳酸的直接聚合。 l 利用乳酸直接縮聚制備PLA生產(chǎn)工藝簡單，但得到的聚合物分子量低，且所得聚合物分子量分布較寬，其力學性能、降解性能等不能滿足生物醫(yī)學的需要。l 聚乳酸及其共聚物的最大問題是價格相

24、當高。分子量超過100000的聚乳酸通常由價格很貴的丙交酯聚合制得，因此其在塑料和纖維方面的應用受到限制。l 最近，國外正嘗試用生物合成法制取聚乳酸，即培養(yǎng)、篩選合適的微生物，在體內(nèi)直接合成聚乳酸，并通過一定的方法提取聚乳酸。該法可達到清潔生產(chǎn)，同時可進一步降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品的各種性能指標，擴大市場應用范圍。l 由于聚乳酸均聚物為疏水性物質(zhì)，降解周期不易控制，因此聚乳酸共聚物的合成成了近年來醫(yī)用生物降解性高分子材料的研究熱點之一。 3聚乳酸的結(jié)構(gòu)與性能 聚乳酸也稱為聚丙交酯，是一種線型聚酯類高分子。由于原料乳酸是光活性物質(zhì)，有D型和L型兩種光學結(jié)構(gòu)體，因此聚乳酸亦有聚D-乳酸（PDLA）、

25、聚L-乳酸（PLLA）和聚D，L-乳酸（PDLLA）之分。 PLA的基本性能 PLA類型PDLAPLLAPDLLA固體結(jié)構(gòu)結(jié)晶性結(jié)晶性非結(jié)晶性熔點/0C180180 Tg/0C 56 熱分解溫度/0C200200180200拉伸率/%20302030 斷裂強度/g.d-14.05.05.06.0 水解性（370C生理鹽水中強度減半時間）46個月46個月23個月l 體內(nèi)試驗表明，聚乳酸可發(fā)生水解反應。降解速度與其分子量和結(jié)晶度有關(guān)。分子量越高，降解越慢。降解首先發(fā)生在聚合物無定型區(qū)，降解形成的較小分子鏈可能重排成結(jié)晶，故聚合物的結(jié)晶度在降解開始階段有時會升高，材料的外形和質(zhì)量無明顯變化。隨后（約

26、21d），結(jié)晶區(qū)大分子開始降解，隨著分子量的降低和一些疏水性甲基從大分子鏈上斷裂，聚合物的機械強度減弱，親水性和溶解性增加，隨著水分子擴散進入材料的速度加快，水解反應自動加速，50d后，結(jié)晶區(qū)完全消失，隨后，材料明顯失重和溶解直至完全消失。聚乳酸制成的塑料和纖維，廢棄在自然界中能在六個月內(nèi)被常見的微生物完全分解而消失。 l 聚乳酸水解的中間產(chǎn)物為乳酸，它是體內(nèi)糖的正常代謝產(chǎn)物，可循乳酸的代謝途徑參與體內(nèi)生化代謝，最終生成無害的小分子水和二氧化碳。故該聚合物無毒、無刺激性、體內(nèi)可吸收，具良好的生物相容性。而且其降解產(chǎn)物二氧化碳和水通過光合作用又可變成淀粉，這樣可在自然界中循環(huán)。因此，聚乳酸被公認

27、為是一種優(yōu)異的“綠色”聚合物，具有可持續(xù)發(fā)展的廣闊使用前景。 l l l l l l l l 4聚乳酸纖維的制備技術(shù) 聚乳酸及其共聚物的紡絲可采用溶液紡絲和熔融紡絲來實現(xiàn)。 聚乳酸的溶液紡絲主要采用干紡-熱拉伸工藝 。通過干紡制得的纖維的機械性能要優(yōu)于熔紡纖維。但由于溶液紡絲法的工藝較為復雜，溶劑回收困難，紡絲環(huán)境惡劣。同時所采用的溶劑有毒，這在聚乳酸合成的成本較高的情況下，使其最終產(chǎn)品成本更高，從而限制了其應用。由于熔紡同溶液紡絲相比具有經(jīng)濟上的優(yōu)勢，因此熔紡領(lǐng)域的研究非?；钴S。熔融紡絲法生產(chǎn)聚乳酸纖維的工藝和設(shè)備正在不斷地改進和完善，它已成為乳酸紡絲成形加工的主流。 l 作者等對紡絲條件對

28、聚乳酸的可紡性和初生纖維結(jié)構(gòu)性能的影響進行了較詳細的研究。發(fā)現(xiàn)PLA的紡絲溫度窗口很窄。溫度過低（207.5）會產(chǎn)生毛絲嚴重、生頭困難的現(xiàn)象；過高（215），制得的初生纖維不能進行拉伸。 纖維品種Tm()Tg()密度(g/cm3 )抗張強度（cN/dtex）模量（cN/dtex）PLA170571.273-540-60PET256691.383-890-100 5.聚乳酸纖維的性能與應用 表 聚乳酸纖維的物理性能 領(lǐng)域舉例服裝運動服、制服、內(nèi)衣、汗衫等建筑材料種植業(yè)用網(wǎng)和無紡織物、地面覆蓋增強材料、催熟膜、沙袋等農(nóng)業(yè)、林業(yè)用材料防雜草袋和網(wǎng)、奶酪包布、綁帶、種子袋、農(nóng)用化學品和化肥袋漁業(yè)用材料

29、魚網(wǎng)、海帶養(yǎng)殖網(wǎng)、魚線造紙業(yè)用材料包裝材料家用制品普通用具、室外休閑用具衛(wèi)生醫(yī)療制品尿布、個人衛(wèi)生用品、手術(shù)縫合線、衛(wèi)生紗布和海綿 表 聚乳酸纖維的應用 特別是在生物醫(yī)學領(lǐng)域已在以下四個方面顯示了廣闊的應用前景。 1)外科手術(shù)縫線 l PLA及其共聚物由于具有生物降解性和體內(nèi)可吸收性，用作外科手術(shù)縫線能夠促進傷口愈合并隨后降解吸收。理想的手術(shù)縫線材料應具有較強的初始抗張強度和與傷口愈合時間相吻合的降解速率。l 1975年上市的聚乙交酯-丙交酯手術(shù)縫合線Vicryl手感好，具有良好的力學性能及組織相容性。l近年的研究主要集中在： 合成高分子量的PLA，改進縫線加工工藝，提高縫線機械強度 合成光活

30、性聚合物PDLA、PLLA，因為半結(jié)晶的PDLA、PLLA比無定形PDLA具較高的機械強度、較大的拉伸比率及較低的收縮率，更適合作手術(shù)縫線； 設(shè)計多功能化的縫合線。 2)骨內(nèi)固定裝置 PLA纖維可用來增強PLA，大幅度提高固定材料的初始強度。 3)組織工程材料 以PLA纖維為原料可以編織或組織工程支架，通過對支架微環(huán)境的調(diào)節(jié)，實現(xiàn)對細胞生長和功能的控制，從而開發(fā)可移植組織和部件或體外裝置，以達到可修復和重建缺失功能的目的。4)牙周再生片 牙周片是一種引導性組織再生器具，即采用膜狀物作為屏障，阻控齦組織與根面的接觸，騰出空間供骨膜韌帶及（或）齒槽骨的原有細胞生長，達到牙周病痊愈的效果。以PLA纖

31、維為原料可以編織為人體吸收的牙周再生片。5)神經(jīng)導管6)其他 由于PLA纖維具有很好的力學性能和生物可降解性，因此用作尿布、繃帶和用即棄工作服等，其廢棄物埋入土壤后可在6個月內(nèi)被分解掉。 l l（四）其它醫(yī)學纖維l1海藻酸纖維l海藻酸是從海藻植物中提煉的多糖物質(zhì)。其化學結(jié)構(gòu)為C-為羧基的D-甘露糖醛酸和L-葡萄糖酸、-，結(jié)合的共聚物。l 海藻酸纖維可由濕法紡絲制備，將由海藻酸鈉堿性濃溶液經(jīng)過噴絲板擠出后送入含鈣離子的酸性凝固浴中，海藻酸鈉與鈣離子發(fā)生離子交換，即形成不溶于水的海藻酸鈣纖維，其缺點是斷裂強度較低。l當海藻酸鈣纖維用于傷口接觸層時，它與傷口之間相互作用，會產(chǎn)生海藻酸鈉、海藻酸鈣凝膠

32、。這種凝膠是親水性的，可使氧氣通過而細菌不能通過，并促進新組織的生成，因此是醫(yī)用敷料的理想原料。l l2聚乙交酯纖維l 聚乙交酯是由羥乙酸為單體，通過其二聚體的開環(huán)體聚合而成的。與PLA一樣，它也可以制成復絲，然后編織成手術(shù)縫合線。這種縫合線的強度大于腸衣線，而且與普通腸衣線相比，其炎癥反應也少得多。它在活組織內(nèi)大約在1018周被吸收，其吸收周期比PGLA縫合線長，但其強度保持情況比PGLA縫合線差。早在20世紀60年代，它就以“Dexon”的商品名投放市場。l l3聚-羥基丁酸酯及其共聚物l 聚-羥基丁酸酯（PHB）是一種微生物合成的聚酯。PHB及其共聚物通稱為聚羥基脂肪酸酯（PHA），是將

33、糖類喂入細菌培養(yǎng)產(chǎn)生的。PHA存在于細胞內(nèi)，通過萃取取出，PHA重量可占細菌重的90%。l PHB和PHA具有生物降解性，主要發(fā)生酶降解反應，在其它條件下，降解速度很慢或步降解。l PHB和PHA已用在醫(yī)療、農(nóng)業(yè)和日常生活用品上。在醫(yī)療領(lǐng)域可作中長期降解用的手術(shù)縫合線、骨釘、棒、板、醫(yī)用敷料、長效藥物的控制釋放載體。l 與PLA一樣，PHB和PHA可通過熔體紡絲制成長絲，然后編織成手術(shù)縫合線。l l4聚已內(nèi)酯纖維l 聚已內(nèi)酯（PCL）是一種半結(jié)晶性聚合物，其熔點為59640C，玻璃化溫度為-600C。其結(jié)構(gòu)重復單元上有五個非極性亞甲基和一個極性酯基，這樣的結(jié)構(gòu)使得PCL具有很好的柔韌性和加工性，其力學性能與聚烯烴相似。這種材料具有很好的生物相容性和生物降解性。l PCL可紡制成長絲，然后編織成手術(shù)縫合線，降解時間在2年左右，常通過共聚改性而加快其生物吸收速率。l l(一)甲克質(zhì)殼聚糖l1.甲克質(zhì)殼聚糖纖維上海市科技發(fā)展基金