可降解塑料的研究
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可降解塑料的研究范文第1篇
[關鍵詞]骨髓炎；可生物降解材料；聚乳酸；聚乙交酯；聚己內酯
[中圖分類號] R681.2 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-4721（2016）12（a）-0015-03
Research progress on treatment for chronic osteromyelitis with absorbable biomaterials
LIU Yi-xiu1，2 BAI Xi-zhuang3 A Liang2
1.Department of Sports Medicine，China Medical University，Liaoning Province，Shenyang 110001，China；2.The Second Department of Oahopedics，Affiliated Hospital of Shenyang Medical College，Liaoning Province，Shenyang 110024，China；3.Department of Sports Medicine & Joint Surgery，Affiliated People′s Hospital of China Medical University，Liaoning Province，Shenyang 110016，China
[Abstract]Osteomyelitis is a common inflammatory bone disease caused by pyogenic bacteria.Non-biodegradable polymethylmethacrylate （PMMA） bone cement containing antibiotics has been extensively used as a prophylaxis and for the treatment of bone infections，which needs a second surgery to remove PMMA.To date，there are three ideal kinds of absorbable biomaterials including polylactic acid，poly-ε-caprolactone，poly-（D，L-lactide-co-glycolide）.The three kinds of esters have good biodegradation and biocompatability，but the PLA and PCL take long time to degrade.PLGA takes porper time to degrade，which fulfill the antibiotic releasing and the new bone formation.The composite of esters and hydroxyapatite，β-tricalcium phosphate can greatly improve their physicochemical properties，which is better than each single biomaterial.In this paper，the progress on biodegradable materials for osteomyelitis treatment is reviewed.
[Key words]Osteomyelitis；Biodegradable materials；PLA；PLGA；PCL
骨髓炎是感染性微生物引起的骨的炎Y，是一個由于微生物感染并導致骨骼破壞的炎癥反應過程，1844年Nelaton首次對其命名。按照感染機制可分為外源性和血源性兩類。血源性骨髓炎是由已知或未知菌血癥所致，外源性骨髓炎多由開放性創傷、手術或臨近組織感染引起。創傷后骨髓炎多由高能量開放性外傷引起，局部軟組織廣泛受損。據統計，有5%～50%的開放骨折會形成骨髓炎，它以致病菌的持續存在、低反應性炎癥、死骨的出現及竇道的形成為主要特征[1]。本文綜述了應用可生物降解材料負載抗生素治療慢性骨髓炎的研究進展。
1骨髓炎的臨床治療及不足
慢性骨髓炎的治療包括手術清除失活、感染組織，骨穩定性重建，消滅死腔，良好的軟組織覆蓋，骨重建，并聯合應用抗生素[2]。手術的目的是建立一個有血運的環境并清除已經成為異物的死骨，許多病例為達到這一目的需要進行徹底地清創直至為有活力的骨骼。對于慢性骨髓炎來說不徹底的清創是骨髓炎復發的重要原因。骨骼的清創應以看到哈佛氏管或者疏松骨組織出血為止。作為一般的原則，抗生素需應用4～6周[3]。
傳統的治療方法有兩個主要的弊端[4]：其一，手術清除死骨會導致骨的支撐作用減弱，連續性部分喪失，經常需要外固定來維持骨的強度。其二，因骨髓炎局部血運差，全身應用抗生素在骨髓炎局部難以形成高的抗生素濃度。局部的低抗生素濃度不但殺菌效果減弱，還易使致病菌產生耐藥性。較高濃度的全身抗生素應用還易產生并發癥?；谝陨戏治?，以載體運載抗生素局部持續釋放，同時刺激骨質形成為一個理想的解決方案。
目前，臨床上以骨水泥（PMMA）鏈珠載藥進行局部釋放治療骨髓炎取得了一定的成功。自1970年首次應用于臨床以來，PMMA鏈珠載藥現已成為一種在骨髓腔內局部釋藥的標準。研究表明，PMMA鏈珠也有其缺點：①PMMA不可降解，需二次手術取出，增加患者的痛苦及經濟支出。②抗生素經初始的爆發后，后續藥物濃度不足，增加了致病菌的抗藥性。③細菌易在PMMA周圍形成生物膜，妨礙藥物殺菌[5]。④骨水泥單體有中等程度的毒性。
考慮到以上缺點，醫療及科研工作者試圖尋找新的藥物載體。目前，可生物降解材料在藥物緩釋體系中表現巨大的應用前景，研究最多的可生物降解材料包括聚乳酸（PLA）、聚（丙交酯-co-乙交酯）（PLGA）、聚己內酯（PCL）[6]，它們有良好的生物相容性，無細胞毒性，且可在體內被降解吸收，可消除二次手術所帶來的不便。
2 PLA在骨髓炎治療中的應用
PLA是一種具有優良的生物相容性和可生物降解性能的聚合物，是目前研究最多的聚酯類生物降解材料之一。PLA無毒、無刺激性、無免疫原性并且生物相容性好，可安全用于體內，因此，被用作可生物降解的藥物緩釋載體，已經得到美國FDA的認可。PLA的性能具有多樣性，通過改變單體的立體化學結構、聚合物的分子量和分布以及聚合物的結晶度，可以獲得不同特征的聚合物。
Kanellakopoulou等[8]用PLA作為載體，混合環丙沙星和培氟沙星制備了緩釋給要體系，并進行了體外釋藥實驗。研究發現，不同分子量的PLA可釋放出的最小抗菌濃度約為喹諾酮的100～1000倍，且PLA的分子量可影響藥物的釋放速度及總量。Koort等[9]將消旋PLA（PDLLA）與環丙沙星混合制成顆粒，在體外進行藥物釋放，發現PDLLA在6 h內就釋放出的藥物濃度即可達其最小抗菌濃度，持續時間可達300 d。PLA因降解時間較長，故單獨使用較少，多與其他可降解材料混合使用。如Kankilic等[10]用鈦顆粒及抗甲氧西林金黃色葡萄球菌制作了鼠的慢性骨髓炎模型，以萬古霉素-PLA-β-磷酸三鈣（β-TCP）復合物進行抗骨髓炎治療，結果顯示6周時在實驗組炎癥已被控制，并且有新骨生成，研究表明這種復合物有望應用于臨床。
3 PCL在骨髓炎治療中的應用
PCL具有優良的藥物通透性，已經有人成功地使用PCL作為避孕藥物傳遞系統的載體材料。但PCL呈疏水性，結晶性較強，降解速度非常緩慢，限制了其載藥的應用[11]。與其他單體共聚后可降低PCL的結晶性、增加親水性，從而改善其降解性能[12]，例如PCL與聚乙交酯（PGA）的二元共聚物。此外，通^在PCL聚合物主鏈中引入親水性的聚乙二醇醚（PEO）組分，也可達到調節聚合物降解速度和藥物釋放性能的目的。
PCL亦因降解時間過長而很少單獨應用于骨髓炎的治療，共混改性后可以使PCL在骨髓炎的治療中得到應用。Nithya等[13]以納米晶體羥基磷灰石（HA）和PCL混合環丙沙星制成薄膜，進行體外降解及釋藥，結果顯示：復合物降解及釋藥速度明顯加快，且沒有細胞毒性，可以應用于骨髓炎的治療。
4 PLGA在骨髓炎治療中的應用
PLGA的降解機制為酯鍵的水解，可受其組成比例、溫度、分子量、pH值的影響[12]。PLGA為無定型的聚合物，玻璃化溫度45～55℃，雖為疏水性，但在潮濕環境中易于軟化[14]。PLGA作為PLA和PGA的二元共聚物，可明顯改進PLA和PGA的不足，降解速度比其任一單體更快，更適合應用于人體。另外，其在生理環境下有良好的生物相容性和生物降解性，故被大量應用于藥物載體。其性能也可通過修飾等方法得到進一步的改善，以形成新的特性。如Gajendiran等[15]將PLGA、PEG形成PLGA-PEG-PLGA三聚物，可以明顯加快Rifampicin的釋放。Choi等[16]合成與表征了PLGA-PCL-PLGA三聚物，發現新的聚合物有彈性，可適應外部脈沖和循環刺激，因此其形成支架后，有利于種植于其內的細胞骨架的生長。
Ramchandani等[17]研究了PLGA載環丙沙星的體外、體內抗生素釋藥效果，發現在6周內所釋放抗生素濃度均高于其最小抑菌濃度。在兔體內，載藥局部5 cm范圍內的骨組織內環丙沙星濃度6周時仍可達2.6 μg/g，仍大于最小抑菌濃度1.56 μg/g。Cong等[18]將PLGA、PEG，加入β-TCP，形成支架，載慶大霉素和克林霉素，行體外抗金黃色葡萄球菌實驗，發現藥物釋放可達19 d，殺菌效果良好。體內實驗經切片證實，復合物可以促進局部骨生長。他們認為這種材料可以用來預防感染。
5展望
慢性骨髓炎對于骨科醫生來說是非常棘手的問題，抗生素的應用及骨缺損的修復是治療過程中無法回避的必要步驟。鑒于目前臨床治療方法存在療程長、效果不理想的缺點，臨床醫生及科研工作者常常將研究方向放在可吸收生物材料上。雖然以上常用的可吸收材料均取得了一定效果，但聯合使用可互相彌補各材料的不足，盡可能地發揮他們的優勢。因人體骨組織是由約65%的無機納米HA及35%的有機物膠原基質組成，故目前研究人員傾向于將無機-有機物組合使用，如將聚酯與磷酸鈣聯合使用。聚酯降解的酸性產物對局部組織生長有害，局部pH值降低也可能會影響抗生素的生物活性[18]，而磷酸鈣不但能中和過低的pH值，還能在局部產生Ca2+，有利用骨缺損的修復。生物材料形狀傾向于制作成微球、納米微粒，可以增加材料的表面積，增加藥物的攜帶量，納米顆粒還可載藥進入到細胞內，殺死細胞內細菌[19]。應用可吸收生物材料載抗生素治療骨髓炎是十分有前景的發展方向，大量動物模型及少量臨床試驗均取得了良好的效果。如何組合不同的生物材料，使得抗生素的釋放更加均勻，更能在合理的時間內降解，最有效地促進新骨的形成，是臨床研究迫切需要解決的問題。
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可降解塑料的研究范文第2篇
你們好，隨著社會的不斷進步，塑料制品也在市面上逐漸增多。塑料制品給人們帶來了便利，可是卻給大自然帶來了巨大的災難，減短了地球的壽命。
大家知道嗎，不可降解的白色垃圾給我們周圍的環境帶來了多么大的破壞，可人們還是執迷不悟地亂扔白色垃圾。只要你仔細觀察，幾乎每個地方都有白色垃圾的存在。
白色垃圾給自然界的動物們造成了巨大的傷害。近幾年來有多少動物是因為白色垃圾而死的呢？在美國，有一只海龜把人們丟棄在海洋里的塑料袋誤以為是它最愛吃的水母一口吞下，結果一命嗚呼；還有，我的一個朋友一直認為塑料袋帶給人們許多方便，挺好。可是，有一次他的小狗突然嘔吐不止，他把小狗抱到寵物醫院，醫生竟從它的吸里取出了一個塑料袋，從此他對白色塑料袋深惡痛絕……白色垃圾不但給動物帶來了傷害，而且也給人類帶來了影響。趕上不好的天氣，塑料袋就會漫天飛舞。人們都知道不可降解塑料袋的分解需要一個漫長的時間，它分解的過程中，對周圍的樹木也會造成傷害，使它們不能正常生長。
對于改善環境，我的建議如下：
1、我們要積極宣傳大力提倡使用可降解塑料制品。
2、從源頭上制止不可降解塑料袋的生產，如發現必須嚴肅處理。
3、我們可以學習一些發達國家的做法，把垃圾進行特殊處理，使其變成纖維，最后做成服裝進入市場。這樣即使塑料袋不破壞環境，甚至還能盈利。
希望你們研究并采納的的建議。
可降解塑料的研究范文第3篇
在現代包裝設計中我們接觸到最多的,更新最快的莫過于食品的包裝。在我國食品工業發展迅猛的今天,人們的生活理念和消費模式正在發生重大變化,包裝在人們生活中也越來越重要,對食品包裝也提出了新的要求,本世紀食品市場的競爭在很大程度上取決于包裝質量的競爭?？茖W技術突飛猛進,食品包裝日新月異,而食品包裝理念也顯現出新特色,食品包裝要以多樣化滿足現代人不同層次的消費需求;無菌、方便、智能、個性化是食品包裝發展的新時尚;拓展食品包裝的功能、減輕包裝廢棄物對環境污染的綠色包裝已成為新世紀食品包裝的發展趨勢。
在本次實習中我接觸到了一些綠色包裝,綠色包裝也是現在國家大力提倡的一種包裝,這種包裝現在在食品行業被廣泛運用。這類包裝是指對生態環境無污染、對人體健康無害、能循環和再生利用的包裝。在人們對生態環境極為關注的今天,食品的綠色環保包裝也成為一種必需。據專家預測,未來10年內綠色食品將主導世界市場,而綠色包裝則是綠色食品在消費者中間的通行證,它對子塑造綠色食品品牌有著重要的意義。從協調社會發展和生態環境保護出發,世界各國都把減量、復用回收及可降解作為生態環保包裝的目標和手段。
在清華大學和中科院微生物研究所共同努力下,已圓滿完成了用廢糖蜜為原料生產可生物降解塑料聚羥基丁酸酯(PHB);用基因工程菌生產可生物降解塑料PHB;用水解淀粉為原料生產可生物降解塑料PHB及其共聚物PHBV以及可生物降解塑料PHB的改性和應用等研究成果。并在此基礎上實現了國際上首次規模化生產第三代PHA羥基丁酸共聚羥基已酸酯(PHBHHx),由微生物合成的生物可降解材料聚烴基脂肪酸PHA,具有優良的生物可降解性、相容性、電壓性以及光活性,其結構的多樣性,加上由結構變化所帶來的新材料性能,使這種材料在食品包裝方向應用前景十分廣闊。
德國PSP公司近期開發出泡沫紙生產新工藝,用它生產的包裝材料可代替泡沫材料。該種泡沫采用舊報紙和面粉作材料,先將回收的舊書報切成碎條,再碾成纖維狀的紙漿,將其和面粉以2比l的比例混合,混合后的紙漿注入擠壓壓成圓柱顆粒。擠壓過程中,原料受水蒸汽作用成為泡沫紙。用該種泡沫紙作原料,可以根據不同的需要生產出多種形狀的塑料包裝。泡沫紙可一次成型,不用化學添加劑,使用后還能回收加工。
運用現代超級粉體技術,將原材料粉碎成10~25ium之間的顆粒稱為超微粉,近年來研究發現,利用超微粉技術制備淀粉基生物降解塑料具有明顯的優越性。超微淀粉粒度小,均勻,具有極大的比表面積,蓄含巨大的表面能,使其流動性和填充性得到顯著提高,用于制備生物降解塑料時可有效地改善材料的力學性能,能夠在保證材料使用性能的前提下,大大提高淀粉的添加量,這對于降低成本,節約石油資源,開發天然淀粉的應用,提高塑料生物降解率都有非常重要的意義。
美國農業研究局南部地區中心利用大豆蛋白質、添加酶和其它處理劑制成大豆蛋白質包裝膜,用于食品包裝,能保持良好的水份、阻止氧氣進入,與食品一起蒸煮,既易于降解減少環境污染,又可避免食物的二次污染。
可降解塑料的研究范文第4篇
抵制白色污染呵護生態安全倡議書
生活中塑料袋為我們提供方便的同時不僅破壞了周邊環境、浪費土地資源，而且危害生態安全，海洋生物的安全以及我們人類自身的生命安全。
根據市府辦2019( 325號)文件精神的要求，為防止白色污染，倡導綠色、低碳、節能的消費理念，建設生態環保旅游城市，現在我市全面推廣使用可生物降解塑料制品。
可生物降解塑料制品的加工原料主要以木薯淀粉為主，將木薯淀粉做成顆粒米，在機器里通過熱能和氣壓吹成塑料膜或塑料袋等完全可降解的塑料產品。目前生活中使用的塑料制品，在土壤里分解需要200-52019年，對土壤和地下水危害極大;焚燒時產生大量有毒氣體對大氣、生物及人類自身造成極大危害。而可生物降解塑料制品降解時間短，在土壤中大約需要90天-2年時間就可轉化成有機肥料;無需焚燒，對大氣和環境基本不會造成污染。在我市推廣使用，能夠提升我市生態環境質量，更好地打造濱海旅游精品城市。
為了讓我們的地球母親永遠飽有美麗的容顏，不被白色污染所蒙蔽，藍絲帶海洋保護協會、三亞市旅游協會，于4月22日地球日面向所有會員單位及社會公眾鄭重發出 抵制白色污染 呵護生態安全的倡議，倡議大家和我們一起，主動承擔起保護生態環境的社會責任，用實際行動杜絕白色污染，拒絕使用普通塑料袋，全民自發自愿的加入到認購生物樹脂降解型塑料袋的行動中來。
親愛的朋友們，抵制白色污染 呵護生態安全我們期待您的參與!
拒絕白色污染倡議書
尊敬的各位老師、親愛的同學們：
地球是人類共同的家園，大自然是我們生死相依的朋友。我們在這片凈土上,沉醉于花草的芬芳,沐浴著清凈的陽光,享受著心靈的恬靜,生活變得簡單而自然。但是，面對藍色天空下的白色垃圾，難道你們還沒有意識到鋪天蓋地的白色污染嗎?
研究表明，一次性塑料餐具對身體健康和生活環境造成極大危害，目前已經成為白色污染的主要來源。當您習慣性地拎著塑料盒(袋)走出食堂、小賣部的時候，您有沒有意識到我們的健康正受到威脅，我們的校園環境正遭到破壞;當您使用一次性筷子時，您是否知道每年為此要砍掉多少樹木;當您隨手將塑料袋扔到路邊時，您是否知道這些垃圾需要22019年才會降解。
珍惜資源、保護環境是當代青年熱愛祖國、關愛健康的具體表現;提供安全衛生的餐具、保障廣大師生的身體健康是各食堂餐廳義不容辭的責任。為此，我們向廣大師生發出倡議：
一、 正確認識白色污染的危害。塑料是高分子聚合物，極難分解，需100至32019年才能分解，污染公害極大：它會破壞環境，影響景觀。會造成化學污染，危害人體健康。會使土壤板結，影響農作物生長。
二、拒絕使用一次性不可降解的泡沫塑料飯盒、塑料碗、塑料杯和一次性筷子，就餐使用飯堂提供的餐具或自帶餐具。
三、不把白色污染帶進校園。購物自備環保袋，不使用超薄塑料袋。
可降解塑料的研究范文第5篇
［關鍵詞］高分子材料 可降解 生物
我國目前的高分子材料生產和使用已躍居世界前列，每年產生幾百萬噸廢舊物。如此多的高聚物迫切需要進行生物可降解，以盡量減少對人類及環境的污染。生物可降解材料，是指在 自然 界微生物，如細菌、霉菌及藻類作用下，可完全降解為低分子的材料。這類材料儲存方便，只要保持干燥，不需避光，應用范圍廣，可用于地膜、包裝袋、醫藥等領域。生物可降解的機理大致有以下3 種方式： 生物的細胞增長使物質發生機械性破壞； 微生物對聚合物作用產生新的物質；酶的直接作用，即微生物侵蝕高聚物從而導致裂解。按照上述機理，現將目前研究的幾種主要的可生物可降解的高分子材料介紹如下。
1、生物可降解高分子材料概念及降解機理
生物可降解高分子材料是指在一定的時間和一定的條件下，能被微生物或其分泌物在酶或化學分解作用下發生降解的高分子材料。
生物可降解的機理大致有以下3種方式：生物的細胞增長使物質發生機械性破壞；微生物對聚合物作用產生新的物質；酶的直接作用，即微生物侵蝕高聚物從而導致裂解。一般認為，高分子材料的生物可降解是經過兩個過程進行的。首先，微生物向體外分泌水解酶和材料表面結合，通過水解切斷高分子鏈，生成分子量小于500的小分子量的化合物；然后，降解的生成物被微生物攝入人體內，經過種種的代謝路線，合成為微生物體物或轉化為微生物活動的能量，最終都轉化為水和二氧化碳。
因此，生物可降解并非單一機理，而是一個復雜的生物物理、生物化學協同作用，相互促進的物理化學過程。到目前為止，有關生物可降解的機理尚未完全闡述清楚。除了生物可降解外，高分子材料在機體內的降解還被描述為生物吸收、生物侵蝕及生物劣化等。生物可降解高分子材料的降解除與材料本身性能有關外，還與材料溫度、酶、ph值、微生物等外部環境有關。
2、生物可降解高分子材料的類型
按來源，生物可降解高分子材料可分為天然高分子和人工合成高分子兩大類。按用途分類，有醫用和非醫用生物可降解高分子材料兩大類。按合成方法可分為如下幾種類型。
2.1微生物生產型
通過微生物合成的高分子物質。這類高分子主要有微生物聚酯和微生物多糖，具有生物可降解性，可用于制造不污染環境的生物可降解塑料。如英國ici 公司生產的“biopol”產品。
2.2合成高分子型
脂肪族聚酯具有較好的生物可降解性。但其熔點低，強度及耐熱性差，無法應用。芳香族聚酯(pet) 和聚酰胺的熔點較高，強度好，是應用價值很高的工程塑料，但沒有生物可降解性。將脂肪族和芳香族聚酯(或聚酰胺) 制成一定結構的共聚物，這種共聚物具有良好的性能，又有一定的生物可降解性。
2.3天然高分子型
自然界中存在的纖維素、甲殼素和木質素等均屬可降解天然高分子，這些高分子可被微生物完全降解，但因纖維素等存在物理性能上的不足，由其單獨制成的薄膜的耐水性、強度均達不到要求，因此，它大多與其它高分子，如由甲殼質制得的脫乙酰基多糖等共混制得。
2.4摻合型
在沒有生物可降解的高分子材料中，摻混一定量的生物可降解的高分子化合物，使所得產品具有相當程度的生物可降解性，這就制成了摻合型生物可降解高分子材料，但這種材料不能完全生物可降解。
3、生物可降解高分子材料的開發
3.1生物可降解高分子材料開發的傳統方法
傳統開發生物可降解高分子材料的方法包括天然高分子的改造法、化學合成法和微生物發酵法等。
3.1.1天然高分子的改造法
通過化學修飾和共混等方法，對 自然 界中存在大量的多糖類高分子，如淀粉、纖維素、甲殼素等能被生物可降解的天然高分子進行改性，可以合成生物可降解高分子材料。此法雖然原料充足，但一般不易成型加工，而且產量小，限制了它們的應用。
3.1.2化學合成法
模擬天然高分子的化學結構，從簡單的小分子出發制備分子鏈上含有酯基、酰胺基、肽基的聚合物，這些高分子化合物結構單元中含有易被生物可降解的化學結構或是在高分子鏈中嵌入易生物可降解的鏈段。化學合成法反應條件苛刻，副產品多，工藝復雜，成本較高。
3.1.3微生物發酵法
許多生物能以某些有機物為碳源，通過代謝分泌出聚酯或聚糖類高分子。但利用微生物發酵法合成產物的分離有一定困難，且仍有一些副產品。
3.2生物可降解高分子材料開發的新方法——酶促合成
用酶促法合成生物可降解高分子材料，得益于非水酶學的 發展 ，酶在有機介質中表現出了與其在水溶液中不同的性質，并擁有了催化一些特殊反應的能力，從而顯示出了許多水相中所沒有的特點。
3.3酶促合成法與化學合成法結合使用
酶促合成法具有高的位置及立體選擇性，而化學聚合則能有效的提高聚合物的分子量，因此，為了提高聚合效率，許多研究者已開始用酶促法與化學法聯合使用來合成生物可降解高分子材料
4、生物可降解高分子材料的應用
目前生物可降解高分子材料主要有兩方面的用途：（1）利用其生物可降解性，解決環境污染問題，以保證人類生存環境的可持續發展。通常，對高聚物材料的處理主要有填埋、焚燒和再回收利用等3種方法，但這幾種方法都有其弊端。（2）利用其可降解性，用作生物醫用材料。目前，我國一年約生產3000 多億片片劑與控釋膠囊劑，其中70%以上是上了包衣的表皮，其中包衣片中有80%以上是傳統的糖衣片，而國際上發達國家80%以上使用水溶性高分子材料作薄膜衣片，因此，我國的片劑制造水平與國際先進水平有很大的差距。國外片劑和薄膜衣片多采用羥丙基甲纖維素，羥丙纖維素、丙烯酸樹脂、聚乙烯吡咯烷酮、醋酸纖維素、鄰苯二甲酸醋酸纖維素、羥甲基纖維素鈉、微晶纖維素、羥甲基淀粉鈉等。
參考 文獻 ：
