高分子材料的降解篇1
随着塑料工业的快速发展，塑料产品已经广泛应用到人们的生活当中，给人类带来了许多的便利，与此同时，由于人们对其大量需求致使废弃物中的塑料越来越多，这对生态环境造成了严重的污染。因而，现在许多科学家都在寻找新的环境友好型材料。其中生物可降解高分子材料就属于环境友好型材料，这其中最受人们关注的就是聚乳酸（PLA），具有良好的生物降解性，在微生物作用下分解为二氧化碳和水，对环境不会造成危害。人们之所以选择聚乳酸作为环境友好型材料来研究，是因为聚乳酸具有强度高，透明性好，生物相容性好等优点，可以应用于很多领域，包括医用、包装、纺织等。但是由于其结晶性能差，脆性大等缺点，使其在某些性能方面存在严重的不足，这就严重限制了聚乳酸的应用[1]。为了使聚乳酸能够更好的应用到各个领域，研究者们对其进行表面改性，使其性能得到改善，能够得到更好的应用。
1.生物可降解高分子材料
生物可降解高分子材料是环境友好型材料中最重要的一类。它是指在一定条件下，一定的时间内，能被细菌、真菌、霉菌、藻类等微生物或其分泌物在酶或化学分解作用下发生降解的一类高分子材料。由于其具有无毒、生物降解及良好的生物相容性等优点，生物降解高分子被广泛应用于医药、一次性用品、农业、包装卫生等领域。按照来源的不同，可将其分为天然可降解高分子和人工合成可降解高分子两大类。
天然可降解高分子：有淀粉、纤维素、蛋白质等，这类高分子可以自然生长，并且降解后的产物没有毒性，但是这类高分子大多不具备热塑性，加工起来困难，因此不常单独使用，只能与其它高分子材料掺混使用。
人工合成可降解高分子：有聚乳酸、聚己内酯、聚乙烯醇、聚己二酸乙二酯等。这类聚酯的主链大多为脂肪族结构单元，通过酯键相连接，主链比较柔软，容易被自然界中微生物分解。与天然可降解高分子材料相比较，人工合成可降解高分子材料可以在合成时通过控制温度等条件得到不同结构的产物，从而对材料物理性能进行调控，并且还可以通过化学或物理的方法进行改性[2]。
在以上众多的天然可降解高分子材料和人工合成可降解高分子材料中，天然可降解高分子材料加工困难，成本高，不被人们选中，因此，人们把目光集中在了人工合成可降解高分子材料中，这其中聚乳酸具有其良好的生物相容性、生物可降解性、优异的力学强度和刚性等性能，在诸多人工合成可降解高分子材料中脱颖而出，被人们所选中。
2.聚乳酸材料
在人工合成可降解高分子材料中，聚乳酸是近年来最受研究者们关注的一种。它是一种生物可降解的热塑性脂肪族聚酯，是一种无毒、无刺激性，具有良好生物相容性、强度高、可塑性加工成型的生物降解高分子材料。合成聚乳酸的原料可以通过发酵玉米等粮食作物获得，因此它的合成是一个低能耗的过程。废弃的聚乳酸可以自行降解成二氧化碳和水，而且降解产物经光合作用后可再形成淀粉等物质，可以再次成为合成聚乳酸的原料，从而实现碳循环[3]。因此，聚乳酸是一种完全具备可持续发展特性的高分子材料，在生物可降解高分子材料中占有重要地位。迄今为止，学者们对聚乳酸的合成、性质、改性等方面进行了深入的研究。
2.1聚乳酸的合成
聚乳酸以微生物发酵产物-乳酸为单体进行化学合成的，由于乳酸是手性分子，所以有两种立体结构。
聚乳酸的合成方法有两种；一种是通过乳酸直接缩合；另一种是先将乳酸单体脱水环化合成丙交酯，然后丙交酯开环聚合得到聚乳酸[4]。
2.1.1直接缩合[4]
直接合成法采用高效脱水剂和催化剂使乳酸低聚物分子间脱水缩合成聚乳酸，是直接合成过程，但是缩聚反应是可逆反应，很难保证反应正向进行，因此不易得到高分子量的聚乳酸。但是工艺简单，与开环聚合物相比具有成本优势。因此目前仍然有大量围绕直接合成法生产工艺的研究工作，而研究重点集中在高效催化剂的开发和催化工艺的优化上。目前通过直接聚合法已经可以制备具有较高分子量的聚乳酸，但与开环聚合相比，得到的聚乳酸分子量仍然偏低，而且分子量和分子量分布控制较难。
2.1.2丙交酯开环缩合[4]
丙交酯的开环聚合是迄今为止研究较多的一种聚乳酸合成方法。这种聚合方法很容易实现，并且制得的聚乳酸分子量很大。根据其所用的催化剂不同，有阳离子开环聚合、阴离子开环聚合和配位聚合三种形式。（1）阳离子开环聚合只有在少数极强或是碳鎓离子供体时才能够引发，并且阳离子开环聚合多为本体聚合体系，反应温度高，引发剂用量大，因此这种聚合方法吸引力不高；（2）阴离子开环聚合的引发剂主要为碱金属化合物。反应速度快，活性高，可以进行溶液和本体聚合。但是这种聚合很难制备高分子量的聚乳酸；（3）配位开环聚合是目前研究最深的，也是应用最广的。反应所用的催化剂主要为过渡金属的氧化物和有机物，其特点为单体转化率高，副反应少，易于制备高分子量的聚乳酸。但是开环聚合有一个缺点，所使用的催化剂有一定的毒性，所以目前寻找生物安全性高的催化剂成为配位开环聚合研究的重要方向。
2.2聚乳酸的性质
由于乳酸单体具有旋光性，因此合成的聚乳酸具有三种立体构型：左旋聚乳酸（PLLA）、右旋聚乳酸（PDLA）和消旋聚乳酸（PDLLA）。其中PLLA和PDLLA是目前最常用，也是最容易制备的。PLLA是半结晶型聚合物，具有良好的强度和刚性，但是其缺点是抗冲击性能差，易脆性断裂。而PDLLA是无定形的透明材料，力学性能较差[5]。
虽然聚乳酸具有良好的生物相容性和生物可降解性、优异的力学强度和阻隔性，但是聚乳酸作为材料使用时有明显的不足之处；韧性较差并且极易弯曲变形，结晶度高，降解周期难以控制，热稳定性差，受热易分解，价格昂贵等。这些缺点严重限制了聚乳酸的应用与发展[6]。因此，针对聚乳酸树脂原料进行改性成为聚乳酸材料在加工和应用之前必不可少的一道工序。
2.3聚乳酸的改性
针对聚乳酸的以上缺点，研究者们对其进行了增韧改性、增强改性和耐热改性，用以改善聚乳酸的韧性和抗弯曲变形能力，提高热稳定性，进一步增强聚乳酸材料。
2.3.1增韧改性
在常温下聚乳酸是一种硬而脆的材料，在用于对材料要求高的领域，需要对其进行增韧改性。增韧改性主要分为共混和共聚两种方法。但是由于共聚法在聚乳酸的聚合过程中工艺比较复杂，并且生产成本高，因此在实际工业生产中，主要用共混法来改善聚乳酸的韧性。共混法是将两种或两种以上的聚合物进行混合，通过聚合物各组分性能的复合达到改性目的[7]。为了拓展聚乳酸材料在工程领域的用途，研究者们常采用将聚乳酸与其它高聚物共混，这样一方面能够改善聚乳酸的力学性能和成型加工性能，另一方面也为获得新型的高性能高分子共混材料提供了有效途径。
增韧改性所用的共混法工艺比较简便，成本相应低一些，在实际工业生产中更加实用。不过受到聚乳酸本身的硬质和高模量限制，共混法改性目前主要方向为增韧、调控亲水性和降解能力。
2.3.2增强改性
聚乳酸本身为线型聚合物，分子链中长支链比较少，这就使聚乳酸材料的强度在一些场合满足不了使用的要求。因此要对其进行增强改性，使其强度达到要求。目前主要采用了玻璃纤维增强、天然纤维增强、纳米复合和填充增强等技术来对聚乳酸进行改性，用以提高聚乳酸材料的力学性能[7]。
目前，植物纤维和玻璃纤维对增强聚乳酸的力学性能效果相差不大，但是植物纤维价格低廉，并且对环境友好，因而成为对聚乳酸进行增强改性的常见材料。而填充增强引入了与聚合物基体性质完全不同的无机组分并且综合性能提升明显，因此受到广泛的关注。这其中，以纳米填充最有成效，填充后可以全面提升聚乳酸的热稳定性、力学强度、气体阻隔性、阻燃性等多种性能。此外，聚乳酸具有生物相容性和可降解的特性，因此用做人体骨骼移植、骨骼连接销钉等医学材料。
2.3.3耐热改性
耐热性差是生物降解高分子材料共有的缺点。聚乳酸的熔点比较低，因此它在高温高剪切作用下易发生热降解，导致分子链断裂，分子量降低，成型制品性能下降。因此需要对聚乳酸进行耐热改性，用以提高其加工性能，通常采用严格干燥、纯化和封端基等方式提高其热稳定性[8]。目前，添加抗氧剂是提高聚合物耐热性的常用方法，除了采用添加改性或与其它树脂共混改性来提高聚乳酸耐热性，还可以通过拉伸并热定型的方法提高聚乳酸的耐热性，与此同时，还可以改善其聚乳酸复合材料韧性和强度。在纺织、包装业等领域有很好的应用。
从上述几种改性结果来看，与聚乳酸相比，改性后的聚乳酸复合材料综合性能等方面都得到了全面的提升，在医学、纺织、包装业等领域都得到了很好的应用。因此，聚乳酸复合材料得到了人们的喜爱与关注，并逐渐将人们的生活与之紧紧联系在了一起。成为国内外研究者所要研究的重点对象。
3.聚乳酸复合材料及研究进展
3.1聚乳酸复合材料
经过改性剂改性过的聚乳酸复合材料是一种新型复合材料，它是以聚乳酸为基体，在其中加入改性剂混合用各种方式复合而成的。同时它具备与聚乳酸相同的无毒、无刺激性、良好的生物相容性等性质，但是在性能方面要都优于聚乳酸。聚乳酸复合材料在柔顺性、伸长率、力学、电、热稳定性等方面都表现出了优异的性能，目前已经将其应用与医学、农业、纺织、包装业和组织工程等[9]领域，应用非常广泛。
聚乳酸复合材料可以在微生物的作用下分解为二氧化碳和水，对环境不会造成任何的危害，加上其在各个方面都具有优异的性能，可以用于各个领域。因此成为了新一代的环境友好型材料被国内外的研究者们广泛关注。目前，就聚乳酸复合材料的研究，国内外研究者们都取得了一定的成果和进展。
3.2聚乳酸复合材料研究进展
由于聚乳酸作为生物相容，可降解环境友好材料，存在着结晶速度慢、结晶度低、脆性大等缺陷，将需要与具有优异导电、导热、力学性能，生物相容性等优点的填料复合进行填充改性[10]。这个方法成为目前国内外研究的重点。对于聚乳酸复合材料的研究以下是国内外研究者的研究进展。
盛春英[1]通过溶液共混法制备了聚乳酸/碳纳米管复合物，用红外光谱和DSC研究了复合材料的等温结晶和非等温结晶性能，重点研究了CNTs的种类、管径、管长、质量分数以及聚乳酸分子量对复合物结晶性能的影响，以及等温结晶对复合材料拉伸性能的影响。
范丽园[2]将左旋聚乳酸和纳米羟基磷灰石用含有亲水基团的JMXRJ改性剂，通过溶液共混法，加强两者亲水性能和结合能力。以碳纤维为增强体，制备出碳纤维增强改性PLLA基复合材料。并分析其化学结构、结晶行为、热性能以及等温结晶时晶球变化。
张东飞等[3]人介绍了碳纳米管制备的三种方法，即石墨电弧法、化学气相沉积法和激光蒸发法，并阐述了碳纳米管导热基本机理，对碳纳米管应用于复合材料热传导性能进行了研究与展望。
赵媛媛[4]采用溶液超声法，选用多壁碳纳米管作为填充物，制备聚乳酸/碳纳米管复合材料，并对其进行改性研究。以碳纳米管化学修饰及百分含量的变化对其在PLLA基体中的分散性、形态、结晶行为、力学性能和水解行为的影响为主要研究对象。
张凯[5]通过对有效的碳纳米管分布对复合材料的导电性能进行研究。并重点从形态调控角度，调节碳纳米管在高分子基体中的有效分布，构建了高效的导电网络。并从晶体排斥、相态演变、隔离的角度，设计三种不同形态的导电聚乳酸/复合材料，降低了材料的导电逾渗值。
冯江涛[6]通过采用混酸处理、表面活性剂修饰和表面接枝三种方法对对碳纳米管表面进行修饰，利用溶剂蒸发法制备聚乳酸/碳纳米管复合材料，采用红外吸收光谱、拉曼光谱、偏光显微镜、透射电镜、扫描电镜、差示扫描量热分析仪对复合材料的表面形貌和结构进行了分析和总结。
李艳丽[7]通过混合强酸酸化与马来酸酐接枝相结合，对碳纳米管表面修饰，增强了碳纳米管与聚乳酸之间的界面相互作用，获得了碳纳米管分散均匀的聚乳酸/碳纳米管纳米复合材料。并且研究不同条件下碳纳米管对聚乳酸结晶行为的影响，发现碳纳米管对聚乳酸的结晶有明显的异相成核作用。
许孔力等[8]人通过溶液复合的方法制备聚乳酸/碳纳米管复合材料，并对其力学性能和电学性能进行了详细的研究，而且对复合材料的应用前景进行了展望。
李玉[9]通过将聚乳酸与具有优异导电、导热、力学性能、生物相容性的碳基纳米填料进行填充改性。考察了静电纺丝参数对聚乳酸纤维的形貌影响，并且考察了不同含量的碳纳米管对复合纤维形貌和结构的影响。此外，还对静电纺丝和溶液涂膜制备工艺对复合材料性能影响。
赵学文[10]通过将碳纳米粒子引入聚合物共混体系实现了复合材料的功能化与高性能化。并且他们提出一种基于反应性碳纳米粒子的热力学相容策略，有效的提高了不相容共混物的界面粘附力，增强了材料的力学性能，同时赋予了导电等功能。
MosabKaseem等[11]人通过热、机械、电气和流变性质对聚乳酸基质中碳纳米管的类型、纵横比、负载、分散状态和排列的依赖性。对不同性能的研究表明，碳纳米管添加剂可以提高聚乳酸复合材料的性能。
MainakMajumder等[12]人通过对聚乳酸/碳纳米管复合材料制备和表征方面的研究，
综述有关碳纳米管在聚乳酸基质中分散的有效参数。并且将聚乳酸与不同材料结合用来改变其性能。
WenjingZhang等[13]人通过溶液共混制备了一系列PLLA/碳纳米管复合材料。测试了形态，机械性能和电性能。通过研究发现随着碳纳米管含量达到其渗透阈值，PLLA/碳纳米管复合材料的体积电阻降低了十个数量级。通过光学显微镜图像显示了纳米复合材料的球晶形态，用差示扫描量热法（DSC）测量，其结果显示，随着碳纳米管含量的增加，冷结晶温度升高。
EricD等[14]人通过研究在半结晶聚合物碳纳米管复合材料中，碳纳米管被视为可以影响聚合物结晶的成核剂。但是，由于碳纳米管的复杂性。不同的手性，直径，表面官能团，使用的表面活性剂和样品制备过程可能会影响复合材料结晶。研究了半晶复合材料的结构，形态和相关应用。简要介绍聚合物中的结晶和线性成核。使用溶液结晶方法揭示了界面结构和形态。
Kandadai等[15]人通过拉曼光谱分析表明PLLA和碳纳米管之间的相互作用主要通过疏水的C-CH3官能团发生。复合材料的直流电导率随碳纳米管负载的增加而增加。导电的碳纳米管增强的生物相容性聚合物复合材料可以潜在地用作新一代植入物材料，从而刺激细胞生长和通过促进物理电信号传递来使组织再生。
从以上国内外研究者的研究进展中，可以看到，大部分的研究者都是通过溶液共混的方法制备聚乳酸复合材料，这种方法对于国内外的研究者们来说比较简便可靠。并且他们将制备好后的聚乳酸复合材料通过红外光谱、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、差示扫描量热、拉曼光谱和偏光显微镜等手段进行其结构和性能的观察和分析，发现聚乳酸复合材料的性能在各个方面都有显著的提高，并且可以应用与各个领域，应用前景非常广阔。聚乳酸复合材料作为新一代性能全面的环境友好型材料，国内外的研究者们对聚乳酸复合材料的研究还在进行着，并且对于它的发展都有很高的期待。
4.本课题的研究思路及研究内容
4.1研究思路
聚乳酸作为可降解生物材料，同时又具有生物相容性，力学性能好等优点。碳纳米管则具有良好的生物相容性，功能性等优点。将两种材料复合可以进一步改善聚乳酸结晶性能、力学性能、赋予其导电性。
对于聚乳酸/碳纳米管复合材料的制备可以通过共混法、原位聚合及静电纺丝法来制备，目前通常采用溶剂挥发法制备聚乳酸/碳纳米管复合材料。通过拉曼光谱、电子能谱、扫描电子显微镜、示差扫描量热来测定其结合能、材料表面形貌以及结晶、熔融温度等方面进行观察分析。
高分子材料的降解篇2
组织工程的核心是建立由种子细胞和生物材料支架构成的三维空间结构复合体，生物材料是组织工程发展的关键，随着材料科学、化学和生物学的发展，各种适合细胞生长、繁殖和分化的天然和合成的可降解材料被用来制作组织工程支架。要成功构建工程化的脂肪组织，选择适当的支架材料是必不可少的。支架材料为种子细胞提供贴服场所，而且决定最终构建的脂肪组织形状，因此，支架材料的理化特性是需要考虑的非常重要的因素。本文就脂肪组织工程支架材料的研究进展做一综述。
1概述
脂肪组织工程旨在把获得的种子细胞种植在三维结构支架材料上，在合适的微环境及细胞因子的作用下，发育为成熟的脂肪组织。支架材料作为人工细胞外基质，为种子细胞提供了适合其迁移、粘附、生长、繁殖的生物学空间，促进合成新的细胞外基质成分，支持新陈代谢[1]。前脂肪细胞只有贴附于合适的支架上，才能进行分化、增殖。支架材料和人体组织直接接触，所以对其生物学特性和理化性质有较高的要求。理想的用于脂肪组织工程的支架材料应具备的条件为：①足够的机械强度和柔韧性；②良好的生物相容性；③生物活性和生物降解性；④具有适合的三维空间多孔结构；⑤能提供明确的生物学上的刺激因素，促进血管形成；⑥具有可加工性、可消毒性及抗凝血性；⑦来源充足，易于重复制作、加工成型。
2支架材料来源
目前，用于构建脂肪组织工程的支架材料包括天然和人工合成材料。常用的天然高分子生物材料主要分为多糖类和蛋白质类两大类，包括壳聚糖、藻朊酸盐、胶原蛋白、丝素蛋白、透明质酸及其衍生物等，这类材料自身包含的生物信息能够刺激细胞产生或维持各种功能，所含的一些天然结构有利于细胞的附着或保持分化，而且它们具有良好的生物相容性和化学多样性，可以促进细胞间的相互作用，降解过程受细胞控制[2]。但这类材料在大规模生产过程中，会出现质量难以控制、性能变化与结构变化不成比例等，而且来源有限，价格较为昂贵，使其应用受到一定程度限制[3]。在临床应用中，为了尽可能降低机体产生免疫反应的可能性，确保支架长期稳定，天然材料通常要在应用前进行一些预处理。人工合成材料包括pga，pla，plga，pegda（聚乙二醇二丙烯酸酯）等，机械性能良好，设计制造过程中能对材料的许多性能进行控制，易加工成不同的形状，可以被制作成凝胶、海绵、纤维网织物和纳米纤维[4]，被广泛用作生物材料。
3构建组织工程脂肪支架材料
3.1胶原蛋白：胶原蛋白是一种由三条肽链组成的纤维状蛋白质，广泛存在于细胞外基质和结缔组织中，是目前组织工程研究中最常用的天然生物材料。胶原蛋白有着良好的机械性能及生物相容性，可被胶原蛋白酶和基质金属酶生物降解[5]，免疫原性较低，细胞对其适应性强，可承载多种细胞，具有三维多孔结构，能释放生物活性因子，可促进细胞增殖和分化，促进脂肪组织形成，可塑性良好，制备方便，是一种较理想的脂肪组织工程支架材料。胶原蛋白以i、ⅱ、ⅲ型最为多见，其中i型胶原由于性能优良且含量丰富，已被广泛用于构建组织工程人工皮肤。i型胶原凝胶支架具有半固体、半液态的特点，能够相对容易地实现细胞的均匀分布，而且能够通过物理性捕获效应将大量细胞限制于其中，同时解决了细胞与材料的复合问题及接种过程中细胞的丢失问题[6]。ⅰ型胶原海绵孔隙率较高，具有较大的空间和比表面积，可以为脂肪干细胞的生长和增殖提供更为广阔的空间，孔径较适合细胞粘附生长，对脂肪干细胞的吸附率较高。将人成纤维细胞接种在天然胶原蛋白材料上，发现细胞可以在胶原海绵支架周围粘附、生长、增殖分化，随着培养时间的延长细胞长入孔隙内，分泌细胞外基质，细胞连接成片，表明这种材料对细胞有粘附作用[7]。大量研究表明胶原海绵可以支持多种细胞来源的脂肪组织生成[8]，将人及兔脂肪干细胞在ⅰ型胶原蛋白支架上进行体外培养，结果显示脂肪干细胞在支架上粘附、生长和增殖良好，表明i型胶原蛋白支架材料具有良好的细胞相容性和亲和力，有促进细胞粘附和诱导生长分化的作用。细胞-胶原蛋白复合物能形成有效的微环境网，提供丰富的血供，有利于新的脂肪组织的持续生成[9]。在体内，胶原蛋白能促进多数细胞生长、分化、增殖和代谢，支持粘附种植更多的细胞，积聚更大量的脂质。在胶原凝胶中添加短胶原纤维可以增强体内细胞的生存力和脂肪积聚。含有封装了成纤维细胞生长因子-2（fgf-2）明胶微球的胶原凝胶被证明在体内可以促进血管化的脂肪组织发育[10]。
在应用中，胶原蛋白降解产物可被细胞利用合成新的基质，不影响内环境ph值，而且可参与组织修复。另一方面，胶原蛋白降解速度过快——在体内4周后已完全降解，目前，解决这一问题的主要方法是通过干热、戊二醛或紫外辐照等方法交联，可以在调节降解速度的同时，提高其综合使用性能。此外，胶原蛋白价格较高。胶原材料由于独特的生物学特性，在烧伤、创伤、美容等领域研究中已取得了可喜成果，但作为组织工程载体材料的研究还处于起步阶段。
3.2丝素蛋白：丝素蛋白来源于天然蚕丝或蛛丝，是一种无生理活性的天然结构蛋白。结构上含有疏水区和亲水区，疏水区为高度保守的重复序列，亲水区由更复杂的序列构成[11]。丝素蛋白具有无可比拟的机械强度和柔韧性，力学性能较其他天然纤维更为优良；可被蛋白酶水解，降解速度缓慢，降解产物对周围组织有营养和修复作用；生物相容性优于传统的人工合成材料，可以支持细胞粘附、分化和组织形成[12]；免疫原性低，具有良好的透气性和透湿性，还
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能耐受较大范围的湿度和温度变化。可广泛应用于临床。在组织工程中，丝素蛋白已经被广泛应用于组织构建的支架材料。丝素蛋白三维多孔性支架材料能够支持干细胞的粘附、增殖以及在体内的分化。体外培养发现接种于丝素蛋白支架上的前脂肪细胞贴壁良好，生长增殖活跃，两周左右支架网眼充满前脂肪细胞，扫描电镜可见基质分泌。实验表明丝素蛋白对前脂肪细胞具有良好的吸附作用，并能维持前脂肪细胞的正常形态和功能。丝素蛋白用做支架材料时，无需再加工。此外，蚕丝来源丰富，价格便宜，处理简单，可以加工成多种形式的支架，并可通过遗传工程对其进行针对性改造以调节降解周期。对于组织工程应本文由收集整理用，丝素蛋白已经被证明是一种多用途的生物材料，在构建工程化的脂肪组织中，可以成为前脂肪细胞体外培养的良好天然支架。
3.3透明质酸：透明质酸（hyaluronicacid，ha）为大分子多糖，是细胞外基质的主要成分，并在多种生理活动中起重要作用，例如组织水化作用，营养物扩散和细胞分化等[13]。ha可以特异性地结合内源性受体，如cd44，rhamm，icam-1，调节细胞迁移，生长和粘附，从而参与组织生长和改造。研究表明，人类前脂肪细胞可以成功地在ha基础支架上接种和培养。此外，接种于这种支架上的人脂肪母细胞在体内能充分分化成熟为脂肪细胞。由于结构疏松，含水及多孔性因而特别适于细胞的迁移及增殖，防止细胞在迁移到位及增殖够数之前过早地进行分化[3]。然而，高度亲水性导致了力学特性不佳，加之加工处理特性较差，严重制约了ha应用于组织工程学。为了规避这些缺陷，在保留ha生物活性的前提下，可以通过交联或偶联反应，对ha进行化学修饰，主要是针对部分葡醣醛酸的羧基的酯化修饰，从而可以获得一系列的衍生物（hyaff）。不同的酯化程度可能引起不同的疏水度，孔隙尺寸的不同可能导致细胞粘附的差异性。其中，ha苯甲基酯（hyaffr11）是一种近年来发展的半合成的可吸收材料，通过酯化修饰，增强了疏水性，延长了在机体内的存在时间，可以更好地抵抗透明质酸酶的作用。通过裸鼠模型业已证实，hyaffr11海绵-人前脂肪细胞复合体在脂肪组织再生中非常有效，把人前脂肪细胞-hyaffr11复合体移植于裸鼠体内3周后，细胞密度高于胶原复合体[14]。hyaff有良好的生物降解速度，作为一种聚多糖，抗原性非常弱。体内外实验已经证实其对脂肪母细胞的增殖、分化有支持作用，且孔径为400μm的hyaff支架最合适脂肪母细胞增殖分化。由于它良好的可加工性和生物相容性，已经被广泛用于生物医学领域。ha衍生材料三维多孔支架在脂肪组织工程研究中具有广阔的前景。
3.4脂肪族聚酯材料：聚乳酸（pla）、聚羟基乙酸（pga）、聚乳酸-羟基乙酸共聚物（plga）为人工合成的脂肪族聚酯材料，具有良好的组织相容性、生物降解性及组织可吸收性，表面活性良好，是常用的细胞支架材料，被广泛应用于组织工程领域。pla、pga主要用于脂肪组织工程的三维网织物、支架和（或）移植物[15]。细胞种植于pga支架上，可以容易地积聚脂质。pla在体内首先降解为乳酸，最终生成二氧化碳和水。pga分子的结构特点与pla类似，但降解较快，降解产物-羟基乙酸可以通过三羧酸循环或以尿液等形式排出体外。pga通过熔融纺丝可以获得高强度的pga纤维，编织后可以得到用于组织工程的多孔支架。pga纤维具有较高的强度和模量，但是较脆，可以通过与其他分子共聚的方法降低其脆性。目前主要将pga与pla聚合，或者用羟基乙酸和乳酸的单体共聚形成聚合物plga。有时也用胶原溶胀液进行包衣处理，以提高pla或pga作为支架时对细胞的粘附水平。la和ga共聚后可以得到plga，la和ga的比例不同，聚合物的降解速率不同。近年来发现plga多孔支架具有介导脂肪组织生成的能力。patrick等[16]从sd或lewis大鼠附睾脂肪垫中分离出前脂肪细胞，在plga支架上培养后，移植入大鼠背部，5周后可见分化的脂肪细胞。源于人和鼠的脂肪细胞，加入诸如bfgf等因子后种植在plga支架上，已经被证明可诱导血管形成。李春明等[17]将兔脂肪间充质干细胞接种在plga支架上，移植于兔背部肩胛骨两侧皮下，可见细胞逐渐扩展至支架孔隙中，随着支架的降解，新的脂肪组织形成明显，伴有少量的血管长入。前述体内外的研究表明plga支架能促进种子细胞的粘附、增殖和分化，可作为构建工程化脂肪组织的支架材料。pla体内降解需要12周时间，pga体内降解需要4周时间。可以通过改变其分子量、结晶度、乳酸和羟基乙酸的比例来控制其降解性，降解速度可以从几周到几年不等。降解后的酸性产物降低了局部的ph值，会影响组织和细胞的粘附和生长，或导致细胞中毒甚至死亡。而且此类材料太过脆硬，使得患者甚感不适，其来源主要靠进口，价格昂贵。目前仅有plga等少数几种此类材料被sfda、fda批准上市。
4其他支架材料
近年来，可承载脂肪干细胞的注射凝胶在脂肪组织工程中的前景引起了人们的高度关注[13]。对于脂肪组织工程的实际应用来说，挑战在于输送必需的脂肪形成因子，如：胰岛素、胰岛素样生长因子、地塞米松等来诱导脂肪形成，藻朊酸盐已被用作可注射的细胞载体[5]，这类材料可以按期望的外形进行填充，在相关生长因子的作用下可以增殖，移植时不需开放式外科手术[18]。纤维结合素是一种有胶原结合结构域的细胞外基质蛋白，生物相容性良好，通过与整合素相互作用在细胞识别与细胞吸附中发挥效应，并且通过影响内皮细胞迁移增加血管形成，使脂肪生成增加。但还没有被用来制作三维结构支架。其他已经被开发用于脂肪组织工程的人工合成材料，包括聚乙二醇（peg）凝胶三维结构支架[19]、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚丙烯组成的网织物[15]等也初显应用前景。明胶海绵材料可生物降解，植入皮下后可被充分吸收，在脂肪组织工程中也展现出光明的前景。
5展望
高分子材料的降解篇3
针对普通合成纤维在使用中出现的自然分解周期太长等弊端，世界各国主要在防生物附着网具材料、可降解高分子网具材料和超高强纤维材料等方面进行了研究并逐步应用到渔业生产中。
1.1防生物附着网具材料
随着海洋渔业资源日渐衰退和相关“渔业协定”相继生效，我国大力发展海水养殖业（抗风浪网箱养殖，围网养殖等），但目前网箱和围网养殖面临着海洋生物附着网具现象严重的难题。国内外一些研究机构纷纷进行了防海洋生物附着网具材料的研究，根据不同海区的具体情况在原有材料中加入不同的防生物附着配方可以有效地解决海洋生物附着问题。海水中泥沙含量较大的海区，防止海洋生物附着的关键在于防止泥沙的大量附着，防生物附着剂配方抗泥性成为关键。在网具材料的制作中加入正电性水处理剂可有效吸附海水中的泥沙并使其快速沉降，也可使网具材料带有与泥沙相同的电荷，从而减少海水泥沙的附着。无机铜盐是船抗腐蚀添加剂的主要成分，同样它对网具材料抗生物附着也有同样的效果，铜离子可降低生物体中酶的活性，从而降低生物的生存代谢以达到降低生物寿命减少生物附着网具的目的。在网具材料中加入能吸收海水中氦核的有效成份，可以使网具表面富聚射线，氦核具有很强的电离作用和电离密度，对生物组织细胞有很强的杀伤作用，可有效防止生物附着。
1.2可降解高分子网具材料
生物降解高分子材料是指在一定条件下，一定的时间内能被细菌、霉菌、藻类等微生物降解的高分子材料。真正的生物降解高分子是在水存在的环境下，能被酶或微生物水解降解，从而高分子主链断裂，分子量逐渐变小，以致最终成为单体或代谢成二氧化碳和水。影响材料生物降解性能的因素有环境因素和材料的结构。环境因素是指水、温度、PH值和氧浓度。虽然环境因素影响材料的降解性能，但是材料的结构是决定其是否生物降解的根本因素。易降解高分子结构通常为直链、橡胶态玻璃态、脂肪族高分子，而且具有低相对分子量和良好的亲水性（含有羟基、羧基的生物降解性高分子，不仅因为其较强的亲水性，而且由于其本身的自催化作用，所以比较容易降解），此外表面粗糙也可以促进材料的降解。目前我国网具所使用的材料大都是普通合成纤维，如PA网线材料，这种材料虽然较之棉、麻等天然材料来讲有较大的强度，在吸水性方面也有很大的改观，但是其天然分解周期太长，废弃的网具丢弃在海中往往会给海洋环境带来极大的污染，同时大量的废弃网具漂浮在海上也会给我们以后的捕捞活动带来干扰。生物可降解高分子网具材料在生态渔业中的地位不言而喻，世界各国正在极力开展研究和开发工作并推广应用，前景十分广阔。但要实现大规模推广还必须解决以下几个问题：一是降低成本，目前可降解高分子网具材料是其他普通材料价格的5.~6倍；二是材料的精细化，即根据不同的作业方式调节其在降解时间和生物相容性等方面的性能；三是新颖结构的生物可降解高分子网具材料有待于进一步的研究。
1.3超高强纤维材料
70年代初美国开发了凯芙拉（Kevlar)超高强聚芳胺纤维（PPTA，也就是常说的芳纶)，1979年荷兰开发了迪尼玛（Dyneema)超高分子量聚乙烯纤维（UHMWPE)，这些超高强度纤维的拉伸强度为常规聚乙烯、聚酰胺纤维的4-5倍以上，超高强度纤维还具有结节强度高和抗老化性能好等特点。相同断裂强力和结节强力下，用这些超高强纤维制成的网线比常规纤维直径减少了一半左右，从而减少了网具在水下的阻力，减少了拖网等作业过程中的能源损耗。由于超高强度纤维这些良好的渔用性能，80年代末开始，这些纤维就被广泛用于渔业，这些材料在渔业中的应用使得高效、节能、网具大型化取得突破性的进展。提高捕捞效率：如大型中层拖网采用超高分子量聚乙烯纤维后，网口周长增加了41%，由原先的1100m扩大到现在的1550m，在保持渔船拖曳功率不变的情况下，可以增大网具尺寸或者适量增大渔船拖曳速度进而提高捕捞效率。减少能耗：在捕捞作业中使用超高强纤维可以在保持断裂强度和结节强度不变的前提下，减少网具网线的直径，减少水流对网具的作用力，从而达到减少油耗的问题。据统计，在爱尔兰北海水流湍急的海域，网具使用超高分子量聚乙烯纤维后，在鳕鱼拖网作业中使用294kw的渔船能替代原先441kw-515kw的渔船作业，每天可减少近2t油耗。捕捞网具大型化：目前世界网具发展总趋向为规格大型化，使用超高强纤维恰好可以迎合这一点，采用超高强纤维可以使绳索、网线直径变细，网具的重量和体积减少，在保证起网设备动力不变的情况下可以使网具大型化，这对捕捞海洋中分布较为分散的资源十分有利。超高强纤维的使用也给网箱和围网养殖带来了福音，网线直径变细增加了网箱和围网的过滤性能，同时也有效地减少了水生生物在网线上的附着，有利于内外水体的交换和饵料的进出。网线强度的增加在加大网箱和围网的抗风浪性能的同时也防止网箱和围网外掠食鱼类破坏网箱和围网而进入网箱或围网内盗食的现象，为海洋网箱和围网养殖提供了保障。
2.高新网具材料在我国使用现状及前景
我国现代渔业起步较晚，自20世纪90年代以来我国各大水产研究所在其他渔业发达国家对高新网具材料研究的基础上对这些高新网具材料都纷纷进行了研究和试制，在防生物附着网线材料、抗污染网线材料等研究方面已经取得了一定的成果。由于这些高新网具材料成本较之以前的普通合成纤维高出很多，加上我国渔民和渔业公司对这些高新网具材料认识不足，环境保护观念不足，国家对这些材料的宣传和推广力度不够，受传统观念的制约等，这些高新网具材料并未大规模投入实际生产当中。在全世界渔业资源逐渐枯竭的现在，如何在不损伤现有渔业资源的前提下实现渔业资源的最大最高效化利用已经成为全世界关注的焦点，完成渔业的改革要先从渔具的改革开始。我国是渔业大国，渔业已经成为我国国民经济中不可缺少的一部分，完成渔具材料的改革对我国渔业的发展至关重要。实现高新网具材料在我国普及需要国家的大力推广，让人们了解这些高新材料的优点及这些材料推广的必然性，从根本上改变人们的传统观念，慢慢接受这些材料。
3.结语
高分子材料的降解篇4
关键词：聚氨酯；生物活性材料；高分子
1概述
聚氨酯生物材料因选择具有良好生物相容性和可降解性的聚酯类聚合物为软段，共价并入由二异氰酸酯和扩链剂构成的硬段[1]，赋予了材料良好力学性能，高拉伸强度和断裂伸长率，良好的耐磨损、抗曲挠性能。正是这些原料中的官能团使得聚氨酯材料的降解可以被调控。同时，改变聚酯/聚醚与二异氰酸酯酯的比列可以使它的降解时间达到数月之久，使其得以匹配细胞的生长速率，满足组织医用材料的要求。除此之外，改变扩链剂的种类能获得更多类型的聚氨酯，使其具有了更强的分子可设计，可以通过临床需要选择合适的原料进行设计、加工，性能可控范围大。另外，软硬段之间的力学不相容性，又使其具有了良好的形状记忆性能[2]。以上诸多的优良特性，使聚氨酯材料已经成为生物材料研究热点之一，广泛地应用于生物医学工程领域，如药物缓释载体材料、手术缝合线、人造皮肤、软骨组织工程、骨组织工程。面对生物体这个复杂而又敏感的环境，带有生活活性的生物材料能在使用中为细胞生长提供一个良好的生长环境，从而实现修复。因此，修复使用的材料具有生物活性是一个关键要素。但是，就目前报道聚氨酯材料都不具有生物活性，其主链上也没有可供引入生物活性分子的反应性基团，这极大的限制它的应用。
2无机成分改性聚氨酯
通常来说，实现聚氨酯材料的生物活化通常有三种设计策略。第一种是将磷酸三钙、羟基磷灰石或者其它无机陶瓷材料作为一种生物活性分子。通常用它们改性的方法便是将它们与聚氨酯材料进行共混或者是涂层。羟基磷灰石、微晶陶瓷或者磷酸三钙都有与天然骨头相似的物质，是一类重要的生物活性材料。羟基磷灰石，最为一种最重要的无机磷酸盐，在过去的几十年里已经作为一种医用材料被广泛的应用了。作为一种生物活性材料被利用，除了它有着与天然骨头相似的成分外，还能调节生物材料降解过程中的pH值达到生物降解稳定性，以诱导骨生长，防止炎症发生。这些多样的生物活性物质使得改性后的材料具有更好的细胞相容性，无机陶瓷改性的生物活性材料若是用于骨修复，还能促进骨诱导和骨的传导[3]。虽然无机磷酸盐是一种重要的生物活性材料，但是现在的技术还无法完美解决它们在应用过程中存在的问题-----无机磷酸盐与聚氨酯的相容性。这使得我们很难用它们制备出一个均一的基质，特别是当无机陶瓷的含量较高的时候，涂层和共混都很难制备出一个均一的基体材料[4]。一些研究者还发现，一些HA/PLA的复合材料在生理环境中会快速失去它的力学性能。多数情况下HA和聚合之间的界面会出现分离，原因有两点：（1）磷酸盐陶瓷和聚合物之间缺乏有效地粘附；（2）HA表面上与聚合物主链连接的OH自催化降解。聚氨酯/HA的结构与PLA/HA相似，因此可能会出现相似的界面分离。
3可溶性生物活性分子改性聚氨酯
第二种是将可溶性的生物活性分子，如生长因子添加到生物材料中，让其在后期释放从而引发或者调控细胞的生长和分化，以达到组织修复或形成的目的。IGF在人体骨骼的正常生长与维持过程中起重要作用，呈现出BMP和TGF-β的整合作用与骨形成扩增的效果。BMP被认为具有早期前体骨细胞复制和成骨细胞定型的重要效应。TGF-β是具有诱导定型骨细胞复制和促进成骨细胞生产基质的潜能。PDGF（血小板衍生生长因子）能够在间充质组织中诱导未分化的细胞增殖，若与IGF，TGF-β，或BMP共用，则可以增强骨组织的再生，但是它不能提供完整的骨生成特性。
4细胞活性成分改性聚氨酯
第三种是将细胞粘附多肽通过化学或者物理改性接入到生物材料中。研究表明胞外蛋白确实在细胞粘附和铺展于材料的过程中起着重要作用，因为细胞外基质上特定的功能域可通过整合素与细胞膜直接连接。大量的特定的细胞识别序列被辨别，最为集中序列是存在于基质分子(玻连蛋白、纤连蛋白、层连蛋白、胶原及原纤蛋白)中的(arginine-glycine-asparticacid)RGD。RGD是一种近年来被广泛用来设计生物活性聚氨酯材料的生物活性因子。通常为了连接牢固，RGD多肽通过羟基、氨基、羧基等官能团共价连接到聚合物中。
5结语
高分子材料的降解篇5
关键词：生物材料；可降解材料
引言
随着现代科技的发展，多个学科之间相互联系发展，生物新材料对人类的健康做出了巨大的贡献，吸引全社会全人类的关注，与此带来的是各国竞相研究开发的热潮。
根据生物材料的特点，它应该满足一定的物理机械性能、无毒性、化学稳定性、易加工成型性、在临床上能普遍运用等多个要求.其中生物相容性是新材料能否在生物医学领域应用的根本依据.材料和活体组织之间相互接受的程度就是生物相容性（Biocompatibility）。
它包括血液和组织各自的相容性。血液相容性指的是材料与血液接触后，不破坏血液的有效成分且不引起血浆蛋白的变性，不会产生血栓和血液凝固；组织相容性是指材料组织及体液接触后，不会引起组织功能下降，不产生排异反应等。
1.组织工程可降解生物材料
在形成具有功能组织的过程中，生物材料可以为细胞提供物理及化学信息，从调节细胞的生长、分化，并引导它们形成不同的组织。作为组织材料如果无法被身体吸收则会导致慢性炎症即“异物反应”。所以组织工程的材料不仅仅应是无毒的、无免疫性的，并且能在体内被降解并排除体外。此外，定量分析特异性细胞受体调节现象、细胞粘附与生长因子受体的键合、降解对创伤修复环境的反应等，还可以作为临床植入材料的设计基础。组织工程所用生物降解材料很多，主要可分为天然降解材料、合成降解材料以及其他复合材料。他们各有其优缺点，以下就主要的组织工程生物降解材料进行分类说明。
1.1天然可降解材料
哺乳动物体内结缔组织的主要成分是胶原，构成30%的人体蛋白质。胶原种类中Ⅰ型胶原最为丰富。在细胞培养中多数细胞呈现出贴壁依赖性，而欲使细胞能贴壁生长、分化、增殖和进行代谢，则需要细胞支架存在细胞结合位点；目前，用Ⅰ型胶原制造出的新材料用于组织工程，该材料已被应用于骨的再生，并已投放市场。透明质酸是最大的氨基葡聚糖是无免疫原性，不发炎或产生免疫排挤反应，因而成为感兴趣的生物质料，其主要不足是硬度和不变性差。现在许多公司已将其用于组织工程的生物材料。美国ClearSolution（NY）、Genzyme（MA）、Orquest（CA）以及意大利的Fidia等公司开发了一系列改性的透明质酸酯，通过在羧基上加入疏水性组分来节制降解速率，已进入市场开阶段，现正应用于骨和软骨的重生。藻酸盐（Alginate）是种来源于海藻的多糖，现在已被广泛用于创伤治疗及组织工程细胞培养的研究，在Ca2+等多价离子的作用下可以形成凝胶。藻酸盐不能与细胞表面的受体相互作用、不容易被吸收。Mooney等将肽段和其它的合成组分用到藻酸盐齐聚物上、降解及力学性能以节制其生物活性。
1.2合成可降解高分子材料
1.2.1医药部门应用最多的是可降解聚合物材料聚羟基乙酸和其共聚物聚羟基丙酸（聚乳酸，PLA），聚羟基乙酸（PGA）是它们的共聚物（PLGA）。PGA熔点高、溶解度低、结晶度温度高，在临床上得到了运用。因而人们制备了共聚物PLGA，PLGA制得的可降解纤维是目前市场上的Vicryl和Polyglactin910。
1.2.2与PGA和PLA相比，聚X-己内酯、聚X-己内酯（PCL）是一种聚脂肪酸酯，，能做长期植入装置因为它的降解或水解速度慢得多。它熔点低，因为它具有良好的药物通透性，所以常于药物释放载体。
1.2.3可降解材料聚原酸酯及聚酐可以通过表面熔化腐蚀而进行降解，从表面开始降解，变成越来越薄的片状物。常用作药物释放载体，因为这种表面溶蚀降解机理可以使埋入聚合物中的药物以恒速释放，。
1.2.4聚氨基酸
开发聚氨基酸可利于研究生理和免疫模型、结构和开发它的生物医学应用是因为蛋白质是由氨基酸组成的。研究合成型可降解高分子的基础上，针对聚乳酸（PLA）排水性较强、不利于细胞粘附和生长、降解慢，聚乙醇酸（PGA）降解速度快并用聚乙二醇（PEG）亲水性好亲水性优良并可降低蛋白质免疫力，利用各种单体共聚的方法合成了聚（己内酯-丙交酯）共聚物（PLC）、聚（乙交酯-丙交酯）共聚物（PLGA）、聚己内酯-聚乙二醇嵌段共聚物（PCE）、聚己内酯-聚丙交酯-聚乙二醇三元共聚物（PCEL）等一系列化学改性的生物降解高分子材料，不仅掌握了材料生物降解性能间组成、结构和的相互关系，提高了材料的细胞亲和性通过表面改性的方法。Amas等综述了制备聚羟基丁酸酯（PHB）及共聚物通过微生物发酵合成而后纯化的方法，Tepha公司正在继续深入的研究。美国Rutgers大学的研究者们研究发现了一系列新聚合物，如James等合成了基于酪氨酸的可降解材料用于骨植入部位且具有很好的效果。Rice大学和Colorado大学的研究者开发新型的聚酸酐材料作为骨相容材料取得了很好的结果。
2.生物工程研究现状及发展建议
生物与化学相结合用生物技术制造新材料的发展前景，能得到一些只用化学或生物当面技术无法得到的新材料，尤其是那些具有特殊功能的材料。这些新材料的研究与开发，要运用材料、物理、微生物、高分子、化学、医学、分子学、生物学等各个方面的专家人才，甚至需要社会上各色各样的资源。这方面上国外许多发达国家做的比我们好，所以我们国家要严格落实科技强国的建设目标，为我国甚至世界做出贡献。
参考文献
[1]于慧敏.产PHB多功能重组大肠杆菌的构建及高密度高表达研究.清华大学博士论文（2001）
[2]赵芳.学生工作的新思路新举措[J].江苏高教.2004（8）：5-7
[3]徐寿昌主编.有机化学[M].第二版.北京：高等教育出版社，1993
[4]浙江农业大学主编.有机化学[M].第一版.北京：农业出版社，1990
作者简介：
高分子材料的降解篇6
【关键词】高分子材料合成应用绿色战略
绿色化学的概念从提出到现在一直备受关注，我国的化学研究工作中也逐渐重视绿色和环保的理念。尤其是在高分子材料的研究方面，人们更倾向于无毒的环保的生产过程。近来，高分子材料的绿色化学有了新的进展，高分子材料合成与应用中的绿色战略已经形成。
1原材料本身的无毒化
在现今的高分子化学材料的研究过程中我们逐渐引进了生物降解的技术来保证高分子化学材料本身的无毒和绿色，这也是化学研究的一大热门领域。用生物来降解高分子化学材料的方式应用较为广泛，降解的高分子材料包括了天然的有机高分子材料和合成的有机高分子材料。这种技术对淀粉、海藻酸、聚氨基酸等各种高分子的研究非常实用。目前，医药领域的许多材料多采用这种绿色无毒的形式来进行生产，达到和人体的和谐相容。
2高分子原料合成朝无毒化方向发展
高分子原料的合成也在向绿色的方向发展。在化学合成过程中，许多高分子化学材料的合成可以采用一步催化的方式来完成，转化利用率可以达到百分之一百。而且这种过程避免了使用有毒的化学催化剂，改变了传统的操作模式。例如已二酸的合成就是采用生物合成的技术，使其生产过程完全绿色化，安全可操作。传统的方法生产环氧丙烷是采用两步反应的方式，而且中间使用了氯气。这种气体带有一定的毒性会造成环境的污染。但现在，国内外已经改变了这种生产方法，采用的催化氧化的方法使原材料在制作反应的过程中完全利用，而不产生有的物质来污染环境。目前，在进行制作合成化学材料的过程中，许多都在逐步改善材料合成产生有毒废弃物的或排放物的情况，朝着绿色生态环保的方向发展。
3合成原料的绿色化
生活物质材料中有许多都是采用高分子合成的原料制造的。尤其是医用材料，这些材料在使用的过程中必须保证无毒，而且必须是生物可降解、可以为人体的免疫系统所接受的。因此，对合成原料的要求必须是绿色的、安全的。近年来，在这方面，国内外已经取得了较多的成就。
1988年在荷兰有相关学着就在研究聚乳酸类网状弹性体材料，这种材料完全采用绿色原料合成，并且可以被生物所降解。他们用赖氨酸二异氰酸醋等扩链了由肌醇、L--丙交酯等生成的星形预聚体。LDI可以称为“绿色”的二异氰酸酯扩链剂，因为LDI扩链部分最终的降解产物是乙醇、赖氨酸等，这些降解产物都是无毒的，完全可以进行生物利用。在这一聚合物生成的过程中，不仅最终的产物是环保安全的，而且其原料肌醇是人体所需的维生素之一，乳酸、6―烃基己酸等在生物医学上颇为常见，也是一些安全的、“绿色”的物质，可以说这一过程接近于“完全绿色”。1994年strey等学者在此基础上进行进一步的研究，合成了与该绿色试剂LDI聚乳酸衍生物，用高结晶性的聚乙醇酸纤维为增强材料，制备了无毒的、可生物吸收的骨科固定复合材料。
4催化剂的绿色化
在聚乳酸类材料研究过程中，虽然目前的高分子原材料和聚合物都实现了基本的绿色化、无毒化，但在这过程中大家可能会忽略一个因素，那就是催化剂的使用安全问题。例如聚乳酸化合物的生成过程中大多采用辛酸亚锡作为中间催化剂，加快化学反应的过程。但是这种催化剂由于含有锡盐成分可能会具有生理毒性，如果是人体吸收可能会造成中毒的情况。相比而言，用生物酶作催化剂就显得安全可靠。使用生物酶催化的瓶颈在于酶的种类有限问题，致使一些化学反应找不到相应的生物酶进行催化。在目前的高分子聚合物当中，虽然一些加聚反应的原子利用率可以达到100%，但是各种催化剂和添加剂的使用对安全情况造成的影响却不能忽视。尤其是在医用物品当中，必须对这些材料的安全性进行试验和考核。催化剂的绿色化道路的发展还值得我们进一步努力探索。
5合成高分子材料的安全应用
人工合成的高分子材料可能会对环境存在一定的危害，对不可利用的高分子材料的垃圾处理也得考虑到绿色无毒的问题。我们必须选择正确的方法来安全使用这些高分子材料。
对于可用生物降解的高分子合成材料可以采用填埋的方式进行处理。对于不可生物降解的高分子材料废物进行分类，主要分为可回收利用的废物和不可回收利用的废物。将可回收的高分子材料分类进行整理，实现循环利用，减少资源的浪费。对于可焚烧的高分子材料可以进行焚烧处理，还可以将垃圾焚烧过程中释放的热能加以利用。
（1）对可以再生与循环使用的环境惰性高分子材料，如PP、PE、PET、尼龙66、PMMA、PS等，应尽可能地再次利用，尽可能避免使用填埋方法处理环境惰性塑料垃圾。
（2）PP、PE等聚烯烃具有很高的热值，与燃料油相当，并且具有无害化燃烧特性。因此，可以将这些高分子材料燃烧产生的巨大热能转化为电能或者其他形式的能源，避免热能污染。目前，顺利实施城市生活垃圾变电能的关键是将PVC除开，避免与PP、PE等混杂，避免造成能源回收困难而浪费能源。
（3）对PVC应合理使用。PVC的制造、加工、使用和废弃物的处理，都涉及环境问题，其中最危险的是PVC废弃物的处理。PVC的加工过程使用的添加剂非常多，使用不当就会使材料中的有毒物质渗出，应该尽量避免其与食物和医药产品的接触。PVC废弃物处理要尽可能避免使用焚烧的方式，因为这种高分子材料在焚烧的过程中会产生毒性物质，对环境造成的伤害非常大。应尽快使PVC退出包装、玩具、地膜等使用周期短的应用领域；同时，鉴于PVC具有节约天然资源、适用性广、价格低廉、难燃、血液相容性好等优点，应加强对PVC生产、加工、使用、废弃物处理等方面的研究。
6结语
高分子材料合成与应用的绿色化、无毒化、安全化会是将来高分子材料化学发展的热潮，结合高分子材料特有的实用性因素来建立高分子材料绿色战略的系统，可以使高分子材料化学朝着更加全面的、长远的绿色化道路发展。
参考文献
[1]戈明亮.高分子材料探寻绿色发展之路[J].中国化工报，2003
[2]罗水鹏.绿色高分子材料的研究进展[J].广东化工，2012
[3]石璞，戈明亮.高分子材料的绿色可持续发展[J].化工新型材料，2006
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