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
[关键词]骨髓炎；可生物降解材料；聚乳酸；聚乙交酯；聚己内酯
[中图分类号] R681.2 [文献标识码] A [文章编号] 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，是一个由于微生物感染并导致骨骼破坏的炎症反应过程，1844年Nelaton首次对其命名。按照感染机制可分为外源性和血源性两类。血源性骨髓炎是由已知或未知菌血症所致，外源性骨髓炎多由开放性创伤、手术或临近组织感染引起。创伤后骨髓炎多由高能量开放性外伤引起，局部软组织广泛受损。据统计，有5%～50%的开放骨折会形成骨髓炎，它以致病菌的持续存在、低反应性炎症、死骨的出现及窦道的形成为主要特征[1]。本文综述了应用可生物降解材料负载抗生素治疗慢性骨髓炎的研究进展。
1骨髓炎的临床治疗及不足
慢性骨髓炎的治疗包括手术清除失活、感染组织，骨稳定性重建，消灭死腔，良好的软组织覆盖，骨重建，并联合应用抗生素[2]。手术的目的是建立一个有血运的环境并清除已经成为异物的死骨，许多病例为达到这一目的需要进行彻底地清创直至为有活力的骨骼。对于慢性骨髓炎来说不彻底的清创是骨髓炎复发的重要原因。骨骼的清创应以看到哈佛氏管或者疏松骨组织出血为止。作为一般的原则，抗生素需应用4～6周[3]。
传统的治疗方法有两个主要的弊端[4]：其一，手术清除死骨会导致骨的支撑作用减弱，连续性部分丧失，经常需要外固定来维持骨的强度。其二，因骨髓炎局部血运差，全身应用抗生素在骨髓炎局部难以形成高的抗生素浓度。局部的低抗生素浓度不但杀菌效果减弱，还易使致病菌产生耐药性。较高浓度的全身抗生素应用还易产生并发症。基于以上分析，以载体运载抗生素局部持续释放，同时刺激骨质形成为一个理想的解决方案。
目前，临床上以骨水泥（PMMA）链珠载药进行局部释放治疗骨髓炎取得了一定的成功。自1970年首次应用于临床以来，PMMA链珠载药现已成为一种在骨髓腔内局部释药的标准。研究表明，PMMA链珠也有其缺点：①PMMA不可降解，需二次手术取出，增加患者的痛苦及经济支出。②抗生素经初始的爆发后，后续药物浓度不足，增加了致病菌的抗药性。③细菌易在PMMA周围形成生物膜，妨碍药物杀菌[5]。④骨水泥单体有中等程度的毒性。
考虑到以上缺点，医疗及科研工作者试图寻找新的药物载体。目前，可生物降解材料在药物缓释体系中表现巨大的应用前景，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）、聚己内酯（PCL）[6]，它们有良好的生物相容性，无细胞毒性，且可在体内被降解吸收，可消除二次手术所带来的不便。
2 PLA在骨髓炎治疗中的应用
PLA是一种具有优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类生物降解材料之一。PLA无毒、无刺激性、无免疫原性并且生物相容性好，可安全用于体内，因此，被用作可生物降解的药物缓释载体，已经得到美国FDA的认可。PLA的性能具有多样性，通过改变单体的立体化学结构、聚合物的分子量和分布以及聚合物的结晶度，可以获得不同特征的聚合物。
Kanellakopoulou等[8]用PLA作为载体，混合环丙沙星和培氟沙星制备了缓释给要体系，并进行了体外释药实验。研究发现，不同分子量的PLA可释放出的最小抗菌浓度约为喹诺酮的100～1000倍，且PLA的分子量可影响药物的释放速度及总量。Koort等[9]将消旋PLA（PDLLA）与环丙沙星混合制成颗粒，在体外进行药物释放，发现PDLLA在6 h内就释放出的药物浓度即可达其最小抗菌浓度，持续时间可达300 d。PLA因降解时间较长，故单独使用较少，多与其他可降解材料混合使用。如Kankilic等[10]用钛颗粒及抗甲氧西林金黄色葡萄球菌制作了鼠的慢性骨髓炎模型，以万古霉素-PLA-β-磷酸三钙（β-TCP）复合物进行抗骨髓炎治疗，结果显示6周时在实验组炎症已被控制，并且有新骨生成，研究表明这种复合物有望应用于临床。
3 PCL在骨髓炎治疗中的应用
PCL具有优良的药物通透性，已经有人成功地使用PCL作为避孕药物传递系统的载体材料。但PCL呈疏水性，结晶性较强，降解速度非常缓慢，限制了其载药的应用[11]。与其他单体共聚后可降低PCL的结晶性、增加亲水性，从而改善其降解性能[12]，例如PCL与聚乙交酯（PGA）的二元共聚物。此外，通^在PCL聚合物主链中引入亲水性的聚乙二醇醚（PEO）组分，也可达到调节聚合物降解速度和药物释放性能的目的。
PCL亦因降解时间过长而很少单独应用于骨髓炎的治疗，共混改性后可以使PCL在骨髓炎的治疗中得到应用。Nithya等[13]以纳米晶体羟基磷灰石（HA）和PCL混合环丙沙星制成薄膜，进行体外降解及释药，结果显示：复合物降解及释药速度明显加快，且没有细胞毒性，可以应用于骨髓炎的治疗。
4 PLGA在骨髓炎治疗中的应用
PLGA的降解机制为酯键的水解，可受其组成比例、温度、分子量、pH值的影响[12]。PLGA为无定型的聚合物，玻璃化温度45～55℃，虽为疏水性，但在潮湿环境中易于软化[14]。PLGA作为PLA和PGA的二元共聚物，可明显改进PLA和PGA的不足，降解速度比其任一单体更快，更适合应用于人体。另外，其在生理环境下有良好的生物相容性和生物降解性，故被大量应用于药物载体。其性能也可通过修饰等方法得到进一步的改善，以形成新的特性。如Gajendiran等[15]将PLGA、PEG形成PLGA-PEG-PLGA三聚物，可以明显加快Rifampicin的释放。Choi等[16]合成与表征了PLGA-PCL-PLGA三聚物，发现新的聚合物有弹性，可适应外部脉冲和循环刺激，因此其形成支架后，有利于种植于其内的细胞骨架的生长。
Ramchandani等[17]研究了PLGA载环丙沙星的体外、体内抗生素释药效果，发现在6周内所释放抗生素浓度均高于其最小抑菌浓度。在兔体内，载药局部5 cm范围内的骨组织内环丙沙星浓度6周时仍可达2.6 μg/g，仍大于最小抑菌浓度1.56 μg/g。Cong等[18]将PLGA、PEG，加入β-TCP，形成支架，载庆大霉素和克林霉素，行体外抗金黄色葡萄球菌实验，发现药物释放可达19 d，杀菌效果良好。体内实验经切片证实，复合物可以促进局部骨生长。他们认为这种材料可以用来预防感染。
5展望
慢性骨髓炎对于骨科医生来说是非常棘手的问题，抗生素的应用及骨缺损的修复是治疗过程中无法回避的必要步骤。鉴于目前临床治疗方法存在疗程长、效果不理想的缺点，临床医生及科研工作者常常将研究方向放在可吸收生物材料上。虽然以上常用的可吸收材料均取得了一定效果，但联合使用可互相弥补各材料的不足，尽可能地发挥他们的优势。因人体骨组织是由约65%的无机纳米HA及35%的有机物胶原基质组成，故目前研究人员倾向于将无机-有机物组合使用，如将聚酯与磷酸钙联合使用。聚酯降解的酸性产物对局部组织生长有害，局部pH值降低也可能会影响抗生素的生物活性[18]，而磷酸钙不但能中和过低的pH值，还能在局部产生Ca2+，有利用骨缺损的修复。生物材料形状倾向于制作成微球、纳米微粒，可以增加材料的表面积，增加药物的携带量，纳米颗粒还可载药进入到细胞内，杀死细胞内细菌[19]。应用可吸收生物材料载抗生素治疗骨髓炎是十分有前景的发展方向，大量动物模型及少量临床试验均取得了良好的效果。如何组合不同的生物材料，使得抗生素的释放更加均匀，更能在合理的时间内降解，最有效地促进新骨的形成，是临床研究迫切需要解决的问题。
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可降解塑料的研究范文第2篇
你们好，随着社会的不断进步，塑料制品也在市面上逐渐增多。塑料制品给人们带来了便利，可是却给大自然带来了巨大的灾难，减短了地球的寿命。
大家知道吗，不可降解的白色垃圾给我们周围的环境带来了多么大的破坏，可人们还是执迷不悟地乱扔白色垃圾。只要你仔细观察，几乎每个地方都有白色垃圾的存在。
白色垃圾给自然界的动物们造成了巨大的伤害。近几年来有多少动物是因为白色垃圾而死的呢？在美国，有一只海龟把人们丢弃在海洋里的塑料袋误以为是它最爱吃的水母一口吞下，结果一命呜呼；还有，我的一个朋友一直认为塑料袋带给人们许多方便，挺好。可是，有一次他的小狗突然呕吐不止，他把小狗抱到宠物医院，医生竟从它的吸里取出了一个塑料袋，从此他对白色塑料袋深恶痛绝……白色垃圾不但给动物带来了伤害，而且也给人类带来了影响。赶上不好的天气，塑料袋就会漫天飞舞。人们都知道不可降解塑料袋的分解需要一个漫长的时间，它分解的过程中，对周围的树木也会造成伤害，使它们不能正常生长。
对于改善环境，我的建议如下：
1、我们要积极宣传大力提倡使用可降解塑料制品。
2、从源头上制止不可降解塑料袋的生产，如发现必须严肃处理。
3、我们可以学习一些发达国家的做法，把垃圾进行特殊处理，使其变成纤维，最后做成服装进入市场。这样即使塑料袋不破坏环境，甚至还能盈利。
希望你们研究并采纳的的建议。
可降解塑料的研究范文第3篇
在现代包装设计中我们接触到最多的,更新最快的莫过于食品的包装。在我国食品工业发展迅猛的今天,人们的生活理念和消费模式正在发生重大变化,包装在人们生活中也越来越重要,对食品包装也提出了新的要求,本世纪食品市场的竞争在很大程度上取决于包装质量的竞争。科学技术突飞猛进,食品包装日新月异,而食品包装理念也显现出新特色,食品包装要以多样化满足现代人不同层次的消费需求;无菌、方便、智能、个性化是食品包装发展的新时尚;拓展食品包装的功能、减轻包装废弃物对环境污染的绿色包装已成为新世纪食品包装的发展趋势。
在本次实习中我接触到了一些绿色包装,绿色包装也是现在国家大力提倡的一种包装,这种包装现在在食品行业被广泛运用。这类包装是指对生态环境无污染、对人体健康无害、能循环和再生利用的包装。在人们对生态环境极为关注的今天,食品的绿色环保包装也成为一种必需。据专家预测,未来10年内绿色食品将主导世界市场,而绿色包装则是绿色食品在消费者中间的通行证,它对子塑造绿色食品品牌有着重要的意义。从协调社会发展和生态环境保护出发,世界各国都把减量、复用回收及可降解作为生态环保包装的目标和手段。
在清华大学和中科院微生物研究所共同努力下,已圆满完成了用废糖蜜为原料生产可生物降解塑料聚羟基丁酸酯(PHB);用基因工程菌生产可生物降解塑料PHB;用水解淀粉为原料生产可生物降解塑料PHB及其共聚物PHBV以及可生物降解塑料PHB的改性和应用等研究成果。并在此基础上实现了国际上首次规模化生产第三代PHA羟基丁酸共聚羟基已酸酯(PHBHHx),由微生物合成的生物可降解材料聚烃基脂肪酸PHA,具有优良的生物可降解性、相容性、电压性以及光活性,其结构的多样性,加上由结构变化所带来的新材料性能,使这种材料在食品包装方向应用前景十分广阔。
德国PSP公司近期开发出泡沫纸生产新工艺,用它生产的包装材料可代替泡沫材料。该种泡沫采用旧报纸和面粉作材料,先将回收的旧书报切成碎条,再碾成纤维状的纸浆,将其和面粉以2比l的比例混合,混合后的纸浆注入挤压压成圆柱颗粒。挤压过程中,原料受水蒸汽作用成为泡沫纸。用该种泡沫纸作原料,可以根据不同的需要生产出多种形状的塑料包装。泡沫纸可一次成型,不用化学添加剂,使用后还能回收加工。
运用现代超级粉体技术,将原材料粉碎成10~25ium之间的颗粒称为超微粉,近年来研究发现,利用超微粉技术制备淀粉基生物降解塑料具有明显的优越性。超微淀粉粒度小,均匀,具有极大的比表面积,蓄含巨大的表面能,使其流动性和填充性得到显着提高,用于制备生物降解塑料时可有效地改善材料的力学性能,能够在保证材料使用性能的前提下,大大提高淀粉的添加量,这对于降低成本,节约石油资源,开发天然淀粉的应用,提高塑料生物降解率都有非常重要的意义。
美国农业研究局南部地区中心利用大豆蛋白质、添加酶和其它处理剂制成大豆蛋白质包装膜,用于食品包装,能保持良好的水份、阻止氧气进入,与食品一起蒸煮,既易于降解减少环境污染,又可避免食物的二次污染。
可降解塑料的研究范文第4篇
抵制白色污染呵护生态安全倡议书
生活中塑料袋为我们提供方便的同时不仅破坏了周边环境、浪费土地资源，而且危害生态安全，海洋生物的安全以及我们人类自身的生命安全。
根据市府办2019( 325号)文件精神的要求，为防止白色污染，倡导绿色、低碳、节能的消费理念，建设生态环保旅游城市，现在我市全面推广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为主，将木薯淀粉做成颗粒米，在机器里通过热能和气压吹成塑料膜或塑料袋等完全可降解的塑料产品。目前生活中使用的塑料制品，在土壤里分解需要200-52019年，对土壤和地下水危害极大;焚烧时产生大量有毒气体对大气、生物及人类自身造成极大危害。而可生物降解塑料制品降解时间短，在土壤中大约需要90天-2年时间就可转化成有机肥料;无需焚烧，对大气和环境基本不会造成污染。在我市推广使用，能够提升我市生态环境质量，更好地打造滨海旅游精品城市。
为了让我们的地球母亲永远饱有美丽的容颜，不被白色污染所蒙蔽，蓝丝带海洋保护协会、三亚市旅游协会，于4月22日地球日面向所有会员单位及社会公众郑重发出 抵制白色污染 呵护生态安全的倡议，倡议大家和我们一起，主动承担起保护生态环境的社会责任，用实际行动杜绝白色污染，拒绝使用普通塑料袋，全民自发自愿的加入到认购生物树脂降解型塑料袋的行动中来。
亲爱的朋友们，抵制白色污染 呵护生态安全我们期待您的参与!
拒绝白色污染倡议书
尊敬的各位老师、亲爱的同学们：
地球是人类共同的家园，大自然是我们生死相依的朋友。我们在这片净土上,沉醉于花草的芬芳,沐浴着清净的阳光,享受着心灵的恬静,生活变得简单而自然。但是，面对蓝色天空下的白色垃圾，难道你们还没有意识到铺天盖地的白色污染吗?
研究表明，一次性塑料餐具对身体健康和生活环境造成极大危害，目前已经成为白色污染的主要来源。当您习惯性地拎着塑料盒(袋)走出食堂、小卖部的时候，您有没有意识到我们的健康正受到威胁，我们的校园环境正遭到破坏;当您使用一次性筷子时，您是否知道每年为此要砍掉多少树木;当您随手将塑料袋扔到路边时，您是否知道这些垃圾需要22019年才会降解。
珍惜资源、保护环境是当代青年热爱祖国、关爱健康的具体表现;提供安全卫生的餐具、保障广大师生的身体健康是各食堂餐厅义不容辞的责任。为此，我们向广大师生发出倡议：
一、 正确认识白色污染的危害。塑料是高分子聚合物，极难分解，需100至32019年才能分解，污染公害极大：它会破坏环境，影响景观。会造成化学污染，危害人体健康。会使土壤板结，影响农作物生长。
二、拒绝使用一次性不可降解的泡沫塑料饭盒、塑料碗、塑料杯和一次性筷子，就餐使用饭堂提供的餐具或自带餐具。
三、不把白色污染带进校园。购物自备环保袋，不使用超薄塑料袋。
可降解塑料的研究范文第5篇
［关键词］高分子材料 可降解 生物
我国目前的高分子材料生产和使用已跃居世界前列，每年产生几百万吨废旧物。如此多的高聚物迫切需要进行生物可降解，以尽量减少对人类及环境的污染。生物可降解材料，是指在 自然 界微生物，如细菌、霉菌及藻类作用下，可完全降解为低分子的材料。这类材料储存方便，只要保持干燥，不需避光，应用范围广，可用于地膜、包装袋、医药等领域。生物可降解的机理大致有以下3 种方式： 生物的细胞增长使物质发生机械性破坏； 微生物对聚合物作用产生新的物质；酶的直接作用，即微生物侵蚀高聚物从而导致裂解。按照上述机理，现将目前研究的几种主要的可生物可降解的高分子材料介绍如下。
1、生物可降解高分子材料概念及降解机理
生物可降解高分子材料是指在一定的时间和一定的条件下，能被微生物或其分泌物在酶或化学分解作用下发生降解的高分子材料。
生物可降解的机理大致有以下3种方式：生物的细胞增长使物质发生机械性破坏；微生物对聚合物作用产生新的物质；酶的直接作用，即微生物侵蚀高聚物从而导致裂解。一般认为，高分子材料的生物可降解是经过两个过程进行的。首先，微生物向体外分泌水解酶和材料表面结合，通过水解切断高分子链，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摄入人体内，经过种种的代谢路线，合成为微生物体物或转化为微生物活动的能量，最终都转化为水和二氧化碳。
因此，生物可降解并非单一机理，而是一个复杂的生物物理、生物化学协同作用，相互促进的物理化学过程。到目前为止，有关生物可降解的机理尚未完全阐述清楚。除了生物可降解外，高分子材料在机体内的降解还被描述为生物吸收、生物侵蚀及生物劣化等。生物可降解高分子材料的降解除与材料本身性能有关外，还与材料温度、酶、ph值、微生物等外部环境有关。
2、生物可降解高分子材料的类型
按来源，生物可降解高分子材料可分为天然高分子和人工合成高分子两大类。按用途分类，有医用和非医用生物可降解高分子材料两大类。按合成方法可分为如下几种类型。
2.1微生物生产型
通过微生物合成的高分子物质。这类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，可用于制造不污染环境的生物可降解塑料。如英国ici 公司生产的“biopol”产品。
2.2合成高分子型
脂肪族聚酯具有较好的生物可降解性。但其熔点低，强度及耐热性差，无法应用。芳香族聚酯(pet) 和聚酰胺的熔点较高，强度好，是应用价值很高的工程塑料，但没有生物可降解性。将脂肪族和芳香族聚酯(或聚酰胺) 制成一定结构的共聚物，这种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
自然界中存在的纤维素、甲壳素和木质素等均属可降解天然高分子，这些高分子可被微生物完全降解，但因纤维素等存在物理性能上的不足，由其单独制成的薄膜的耐水性、强度均达不到要求，因此，它大多与其它高分子，如由甲壳质制得的脱乙酰基多糖等共混制得。
2.4掺合型
在没有生物可降解的高分子材料中，掺混一定量的生物可降解的高分子化合物，使所得产品具有相当程度的生物可降解性，这就制成了掺合型生物可降解高分子材料，但这种材料不能完全生物可降解。
3、生物可降解高分子材料的开发
3.1生物可降解高分子材料开发的传统方法
传统开发生物可降解高分子材料的方法包括天然高分子的改造法、化学合成法和微生物发酵法等。
3.1.1天然高分子的改造法
通过化学修饰和共混等方法，对 自然 界中存在大量的多糖类高分子，如淀粉、纤维素、甲壳素等能被生物可降解的天然高分子进行改性，可以合成生物可降解高分子材料。此法虽然原料充足，但一般不易成型加工，而且产量小，限制了它们的应用。
3.1.2化学合成法
模拟天然高分子的化学结构，从简单的小分子出发制备分子链上含有酯基、酰胺基、肽基的聚合物，这些高分子化合物结构单元中含有易被生物可降解的化学结构或是在高分子链中嵌入易生物可降解的链段。化学合成法反应条件苛刻，副产品多，工艺复杂，成本较高。
3.1.3微生物发酵法
许多生物能以某些有机物为碳源，通过代谢分泌出聚酯或聚糖类高分子。但利用微生物发酵法合成产物的分离有一定困难，且仍有一些副产品。
3.2生物可降解高分子材料开发的新方法——酶促合成
用酶促法合成生物可降解高分子材料，得益于非水酶学的 发展 ，酶在有机介质中表现出了与其在水溶液中不同的性质，并拥有了催化一些特殊反应的能力，从而显示出了许多水相中所没有的特点。
3.3酶促合成法与化学合成法结合使用
酶促合成法具有高的位置及立体选择性，而化学聚合则能有效的提高聚合物的分子量，因此，为了提高聚合效率，许多研究者已开始用酶促法与化学法联合使用来合成生物可降解高分子材料
4、生物可降解高分子材料的应用
目前生物可降解高分子材料主要有两方面的用途：（1）利用其生物可降解性，解决环境污染问题，以保证人类生存环境的可持续发展。通常，对高聚物材料的处理主要有填埋、焚烧和再回收利用等3种方法，但这几种方法都有其弊端。（2）利用其可降解性，用作生物医用材料。目前，我国一年约生产3000 多亿片片剂与控释胶囊剂，其中70%以上是上了包衣的表皮，其中包衣片中有80%以上是传统的糖衣片，而国际上发达国家80%以上使用水溶性高分子材料作薄膜衣片，因此，我国的片剂制造水平与国际先进水平有很大的差距。国外片剂和薄膜衣片多采用羟丙基甲纤维素，羟丙纤维素、丙烯酸树脂、聚乙烯吡咯烷酮、醋酸纤维素、邻苯二甲酸醋酸纤维素、羟甲基纤维素钠、微晶纤维素、羟甲基淀粉钠等。
参考 文献 ：
