可生物降解聚酯的灭菌影响

不同灭菌方法对用于一次性医疗设备的商用可生物降解聚酯性能的影响

摘要

一次性使用非可降解聚合物医疗设备的日益广泛应用已导致巨大的环境压力。使用可生物降解替代品取代非可降解聚合物可能是一种解决方案。由于终端灭菌是医疗器械消除感染所必需的步骤，本文研究了灭菌处理对商用可生物降解聚乳酸（PLA）、聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）及其共混物的透明度、黄色指数、尺寸稳定性和机械性能的影响。样品通过压缩成型制备，并接受四种灭菌处理：环氧乙烷气体（EtO）、饱和蒸汽（SS）、电子束（EB）和过氧化氢气体等离子体（HPGP）。结果表明，EB可用于所有研究材料的灭菌，而SS和EtO不推荐用于PLA，HPGP不适用于PBAT及PLA/PBAT共混物。本研究表明，在选择合适灭菌工艺的前提下，PLA有望用于透明医疗器械，如注射器筒体或微流控芯片；而PBAT和PLA/PBAT共混物则适用于其他非透明医用包装应用。

关键词 ：可生物降解聚酯；聚乳酸；聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯；共混物；灭菌；性能

1. 引言

塑料已广泛用于各种医疗应用，如一次性注射器和医疗器械的无菌包装[1,2]。由于这些设备在血液和尿液等体液环境中使用，通常为一次性使用，以防止病毒和细菌感染[2‐4]。然而，几乎所有市售的设备都是由非生物降解聚合物（如聚氯乙烯、聚丙烯（PP）和热塑性弹性体）制成[2]。此外，这些塑料的处理需要通过焚烧来降低生物污染风险，这会对环境造成不良影响[1‐3]。有望通过使用可生物降解替代品取代非可降解聚合物来解决这一问题[4‐7]。

聚乳酸（PLA）和聚(己二酸丁二醇酯‐co‐对苯二甲酸丁二醇酯)（PBAT）是目前大规模商业化生产的最重要的可生物降解聚酯之一[7,8]。PLA具有类似石油基塑料PP的刚性[8]。除了可生物降解外，某些特殊等级的PLA还具有生物相容性，正被开发用于组织工程和药物递送等生物医学应用[9,10]。目前，PLA的商业化应用已逐步扩展到包装等更广泛的领域[8]。有趣的是，PLA的一个内在特性是其结晶速率较慢[11‐19]。在实际加工条件下，模塑PLA制品通常为非晶态且透明[8,12]。这一特性使其成为制造透明医疗器械（如注射器筒体）或微流控芯片[20]的有前景的候选材料[3]。与PLA相比，PBAT具有类似聚乙烯的柔韧性和坚韧特性，并已获美国食品药品监督管理局（FDA）批准用于食品包装应用[7,21‐23]。将PLA与PBAT共混可能获得具有互补机械性能的可生物降解材料[24,25]。有望将纯PBAT和PLA/PBAT共混物用作医疗器械，例如注射器活塞或其他医用包装应用。

通常情况下，终端灭菌是生物材料以及一次性医疗设备所必需的程序，旨在消除微生物[2,3,26‐32]。然而，基于聚合物的医疗器械在灭菌过程中可能会发生物理化学修饰，从而限制其临床应用。迄今为止，已开发出多种用于生物医学应用的灭菌技术。环氧乙烷（EtO）是一种高效灭菌方法，几乎可用于所有材料，但残留的环氧乙烷可能产生毒性，并与聚合物基质[26,27,29,30]发生化学反应。电子束辐照（EB）是一种辐射灭菌技术，因其处理时间较短而具有高效率，但由于机器加速电子的穿透能力较低，不适用于较厚的产品[27,30]。饱和蒸汽（SS）是一种无化学灭菌过程，因此不会在产品上留下任何残留物。然而，由于高温水蒸气的存在，饱和蒸汽（SS）不推荐用于热不稳定的和水解敏感性聚合物[27,30,31]。过氧化氢气体等离子体（HPGP）是一种在低温环境下操作的电离灭菌过程，可能引起极性基团的形成[27,30,31]。

特定聚合物的多种灭菌处理的适用性已在文献中得到仔细研究。例如，谢等人[33]证明了由于形成了立体复合晶粒，立体复合PLA支架的孔结构在121 oC的蒸汽灭菌处理下未受影响。瓦赫等人[34]证实了电子束辐照适用于通过熔融沉积成型制造的PLA部件。格雷马尔等人[35]指出，打印的PLA支架在灭菌后未表现出任何细胞毒性。瓦伦特等人[29]研究了不同灭菌方法（紫外线、环氧乙烷和 ‐辐射）对电纺PLA纤维取向的影响，建议紫外线和 ‐辐射方法均适用于PLA膜的灭菌。萨瓦里斯等人[27]评估了商用PLA在各种灭菌处理后的物理化学变化和热性能，建议环氧乙烷、HPGP、电子束和‐辐射可用于PLA薄膜的灭菌。

值得注意的是，上述研究主要关注灭菌对PLA性能的影响，且多集中于生物材料领域的应用，例如组织工程支架。然而，对于作为一次性医疗设备的PLA，尚无此类研究，而这类产品的透明度至关重要。至于PBAT和PLA/PBAT共混物，据我们所知，尚未有关于灭菌对其材料性能影响的研究报道。韩等人[36]设计了关于PBAT的实验，采用γ‐辐射处理，剂量范围为0至150 kGy。然而，作者的兴趣在于通过使用γ‐辐射[36]对PBAT进行交联改性。

本研究的目的是评估四种常见的工业灭菌技术（EtO、EB、SS和HPGP）对商用PLA、PBAT及其共混物的透明度、尺寸稳定性、黄度指数和机械性能的影响，这些材料用于一次性医疗设备。众所周知，随着主链中D‐乳酸单元含量的增加，PLA的结晶速率显著降低[37]。因此，本研究还比较了两种主链中分别含有2%和4% D‐乳酸单元的PLA牌号。

2. 实验部分

2.1. 材料

PLA主链中分别含有 2% 和 4% D‐乳酸单元（商品名：4032D 和 3051 D）由 NatureWorks 提供，标记为 PLA（2% D）和 PLA（4% D）。PLA（2% D）的数均和重均分子量分别为 1.03 × 10⁵ 和 1.25 × 10⁵，而 PLA（4% D）的相应值分别为 1.22 × 10⁵ 和 2.01 × 10⁵，通过凝胶渗透色谱（Waters 515）测定，以四氢呋喃为溶剂，温度为 40 oC，流速为 0.3 mL/min，并以聚苯乙烯作为标准进行校准。PBAT（商品名：Ecoflex F C1200）、PLA/PBAT (32/68) 共混物（商品名：Ecovio F2223）和 PLA/PBAT (42/58) 共混物（商品名：Ecovio F2224）购自巴斯夫，其熔体流动指数分别为 4.9、12.7 和 4.8 g/10 min（190 oC，1.2 kg）。

2.2. 样品制备

将颗粒使用液压压片机（406，东莞西华试验机，中国）分别在140、158和185 oC下压制 成厚度约为0.5毫米的平板，对应材料分别为PBAT、PLA/PBAT共混物和PLA，最大压力 为13 MPa，持续约3分钟，然后通过水迅速冷却至室温。从片材上冲裁出标距长度为25毫米、 宽度为6毫米的哑铃形样品。

2.3. 灭菌技术

2.3.1. 电子束（EB）

密封在自封袋中的试样被放置在不锈钢托盘中，并使用10兆电子伏特电子加速器（ DZ‐10/20‐800，中广核中科高科技发展，中国）进行辐照，辐射剂量为25千戈瑞，依据ISO 11137‐2：2006[30]。

2.3.2. 环氧乙烷（EtO）

密封在带有指示标签的自封袋中的试样，在环氧乙烷灭菌柜（HMG系列，江阴华春机械，中国）中进行灭菌。整个包括通风排气的灭菌周期约为6小时。温度设定约为56 °C，环氧乙烷浓度约为65% [30]。

2.3.3. 饱和蒸汽（SS）

根据 ISO 17665:2006[30,38]，在高压蒸汽灭菌器（YX280A，上海三申医疗器械，中国）中于 121 o°C 进行约 20分钟 的蒸汽灭菌处理。采用聚酰亚胺薄膜保护试样，防止热变形。

2.3.4. 过氧化氢气体等离子体（HPGP）

试样被密封在特卫强包装中，并在灭菌室（Zerome130，驼人集团，中国）中于约 47.5 o摄氏度下进行过氧化氢气体等离子体灭菌，持续32分钟，并且使用了含有约59%过氧化氢的混合气体[30]。

2.4. 表征

样品在灭菌处理前后分子量通过凝胶渗透色谱（GPC）在40 oC、流速为1 mL/min的二甲基甲酰胺（DMF）溶液中测定。GPC设备由Waters e2695分离模块和Styragel HR4柱 （孔径为 5 μm（7.8 × 300 mm））以及2414 折光指数检测器组成。采用窄分布聚苯乙烯标准品绘制校准曲线。灭菌后样品数均分子量的变化根据Mn/(Mn)o进行估算，其中Mn代表灭菌处理后的样品，而(Mn)o代表非灭菌（NS）样品。同时计算了样品在灭菌处理前后多分散性指数Mw/Mn。

广角X射线衍射（WAXD）测量在布鲁克D8 Discover上进行，采用CuK辐射（50 kV， 1000 μA， λ= 1.54 Å），测试在室温下完成。使用VÅNTEC‐500面探测器（ 2048  2048像素）记录WAXD图谱。样品到探测器距离为85 mm。每张图谱的曝光时间为100 s。利用布鲁克WAXD软件将图谱积分转化为强度分布曲线。

采用热分析系统（DSC 25，TA）在氮气保护下进行差示扫描量热法（DSC）测量。样品质量约为4.5至6.3 mg。扫描程序以10 °C/min的速率从20加热至200 °C。

所有样品在不同灭菌处理前后的外观特征均使用相机（D3000，尼康，日本）记录。

在C光源下，依据ASTM D1925方法，使用高性能分光光度计（NS800，3NH科技）检测每个样品的三刺激值（X,Y,Z）。然后，根据公式(1)计算黄色指数（YI）。

$$ YI = 100 \times (1.28X - 1.06Z)/Y $$ (1)

其中 X、Y 和 Z 表示引起人类视网膜识别颜色。

采用配备ATR附件的赛默飞世尔科技Nicolet iS5进行傅里叶变换红外光谱（FTIR）测量。光谱扫描范围为400至4000 cm⁻¹波数，分辨率为4 cm⁻¹。

为了研究不同灭菌方法对各种材料尺寸稳定性的影响，使用游标卡尺测量哑铃形试样的长度。然后计算收缩率（1 − L/Lo），其中L和Lo分别为试样灭菌前后的长度。

机械测试在室温下使用10千牛负荷传感器的万能拉伸试验机（AG‐X Plus，岛津）进行，横梁速度为5毫米/分钟。哑铃形试样在室温下调节至少约24小时。报告的结果为每种条件下三个独立试样的平均值。

3. 结果与讨论

3.1. 灭菌处理后分子量的变化

首先，研究了不同灭菌处理对样品分子量变化的影响。归一化分子量 Mn/(Mn)o 和分子量分布指数 Mw/Mn 如图1所示。总体而言，灭菌处理对样品的 Mn/(Mn)o 和 Mw/Mn 影响不显著。然而，PLA（2% D）在经过电子束灭菌后，Mn/(Mn)o 下降约35%，同时 Mw/Mn 增加，而 PLA（4% D）的趋势则较不明显。分子量的降低和分子量分布指数的增加反映了样品的降解。这表明 PLA（4% D）在抵抗电子束灭菌方面优于 PLA（2% D）。

另一方面，人们可能会怀疑灭菌处理是否会导致样品发生交联。值得注意的是，在制备样品溶液进行凝胶渗透色谱测量时，发现所有经过灭菌处理的样品均完全溶解于二甲基甲酰胺（DMF）中（未显示）。这表明样品在灭菌处理后的交联可以忽略不计。

非灭菌（NS）样品及经不同灭菌处理后的样品的归一化分子量 Mn/(Mn)o 和（b）多分散性指数 Mw/Mn)

3.2. 广角X射线衍射和热分析

对经过不同灭菌处理后样品的晶体结构和热行为进行了研究，结果分别如图2和图3所示。

对于聚乳酸（2% D），非灭菌（NS）样品为非晶态，这由其WAXD强度谱图显示，仅观察到一个非晶弥散环（图2a）；相应的DSC曲线在58 o°C处显示出玻璃化转变（Tg），在约 120 o°C处有一个弱而宽的冷结晶峰，并在168 o°C处出现熔融峰（图3a）。经电子束、 HPGP或环氧乙烷灭菌后，该样品仍保持非晶态，WAXD数据可证明这一点（图2a）；相应的DSC曲线与非灭菌样品相似，尽管冷结晶峰和熔融峰更为明显（图3a）。然而，聚乳酸 （2% D）的蒸汽灭菌样品的WAXD谱图在 2θ= 12.9o、15.1o、16.9o、19.1o和22.3o处呈现出强烈的衍射峰，分别对应于(004)/(103)、(010)、(200)/(110)、(203)和(015)晶面[39,40]。

如实验部分所述，蒸汽灭菌在121 o°C下进行，在此温度下非晶样品发生结晶。这与DSC曲线一致，其中仅观察到微弱的玻璃化转变和明显的熔融峰，未出现冷结晶峰（图3a）。聚乳酸 （4% D）在灭菌前后的热行为与聚乳酸（2% D）非常相似（图3b）。尽管如此，前者的冷结晶峰和熔融峰更弱。这可归因于聚乳酸的结晶速率随D含量增加而降低随着主链中D‐乳酸单元的增加而显著变化[37]。在聚乳酸/醋酸丁酸纤维素（CAB）共混物中也报道了类似行为，其中CAB对聚乳酸具有“成核密度降低”效应[41]。

聚乳酸（2% D），(b) 聚乳酸（4% D），(c)(c)，(d)PLA/PBAT (32/68)，以及 (e)PLA/PBAT (42/58))

聚乳酸（2% D），(b) 聚乳酸（4% D），(c) 聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯，(d) PLA/PBAT (32/68)，以及(e)PLA/PBAT (42/58))

3.3. 透明度

不同灭菌处理前后材料的外观如图4所示。对于聚乳酸（2% D）（图4a），非灭菌样品为透明状态，经电子束、HPGP或环氧乙烷处理后其透明度未受影响。然而，经过蒸汽灭菌处理的样品则变为不透明。这与广角X射线衍射结果（图2a）高度一致，因为非晶态样品通常呈透明状，而结晶后会变得不透明。灭菌处理对聚乳酸（4% D）（图4b）透明度的影响总体上与聚乳酸（2% D）相同。一个非常细微的差异是PLA（4% D）经蒸汽灭菌处理后透明度变得不均匀，这是由于材料结晶不完全所致。如图 2a和图3a所示，PLA（4% D）的结晶速率比PLA（2% D）慢。另一方面，对于PBAT、PLA/PBAT (32/68)和PLA/PBAT (42/58)，未处理样品本身均为不透明，经过不同灭菌处理后其不透明性没有显著变化。

聚乳酸（2% D），(b) 聚乳酸（4% D），(c) PBAT，(d) PLA/PBAT (32/68)，以及 (e) PLA/PBAT (42/58))

3.4. 尺寸稳定性

不同灭菌处理对样品收缩率的影响如图5所示。对于所有五种材料等级，电子束灭菌不会引起长度变化，而高温气体等离子体处理的影响总体上也可忽略不计。环氧乙烷或蒸汽灭菌处理的影响则取决于所研究的材料。经过环氧乙烷或蒸汽灭菌后，聚乳酸（2% D）和聚乳酸（4% D）的收缩率均约为0.8%，而其他三种材料等级的长度几乎保持不变。蒸汽灭菌处理后的收缩可归因于聚乳酸（2% D）和聚乳酸（4% D）的结晶。对于这两种等级的聚乳酸样品，收缩环氧乙烷处理后，可在接近聚合物[45]的Tg的56 oC下归因于变形非晶态链的松弛。

3.5. 黄度指数

不同灭菌处理后样品的黄色指数（YI）如图6所示。负的YI值表示蓝色相，而正值表示黄色。对于PLA(2% D)，非灭菌样品的YI值为‐1.5，经过各种灭菌处理后未观察到显著变化。PLA(4% D)也表现出类似现象。对于PBAT，非灭菌样品的YI值为‐5.7；经EB、EtO或SS灭菌后，YI值无明显变化，而经HPGP灭菌后的YI值为7.9，表现出明显的黄变现象。相比之下，PLA/PBAT (32/68)和PLA/PBAT (42/58)在未灭菌状态下的YI值分别为5.9和5.1，远高于 PBAT及两种牌号PLA的YI值。与PBAT类似，对于这两种牌号的PLA/PBAT共混物，经EB、EtO或SS灭菌后YI值无明显变化，而经HPGP灭菌后则出现明显的黄变现象。

总之，仅在含有聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯的样品中观察到明显的黄变现象HPGP灭菌后的部件（图6）。已知PBAT是芳香族和脂肪族酯的共聚物。Rzepna等人[46]观察到辐照PBAT在长期储存期间出现黄变现象，这与光降解聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）[47],的行为相似，后者也含有芳香环。Rzepna等人[46]提出，PBAT中氧化诱导的共轭芳香体系是导致黄变的原因。当通过脱去氢原子形成芳基自由基时，它们容易被氧化为苯氧自由基，后者可能成为奎宁衍生物[46]的前体。由于在HPGP灭菌过程中使用了过氧化氢和等离子体，可以合理推测本研究中的黄变现象遵循类似的机理。

3.6. 傅里叶变换红外光谱分析

采用傅里叶变换红外光谱（FTIR）检测不同灭菌处理引起的聚乳酸（2% D）化学结构变化，结果如图7所示。对于非灭菌样品（NS sample）PLA（2% D），在1745（ν(C=O)）、1178（ν(C‐O‐C) + γas(CH3)）和1041 cm⁻¹ （ν(C‐CH3)）处观察到特征吸收峰（图7a）[48‐50]。灭菌处理后的样品也呈现出类似的特征峰。然而，在922 cm⁻¹处出现一个吸收峰，对应于聚乳酸结晶的特征α‐相在蒸汽灭菌处理[48,51‐53]后出现。同时，956 cm⁻¹处吸收带的强度（相对于聚乳酸的非晶态部分）在[48,51‐53]中降低。这与图1a所示的广角X射线衍射结果一致，表明蒸汽灭菌导致聚乳酸结晶。对于聚乳酸（4% D）的非灭菌样品，其特征吸收峰与非灭菌聚乳酸（2% D）非常相似。此外，灭菌处理的影响也与聚乳酸（2% D）相似（图7b）。

聚乳酸（2% D），(b) 聚乳酸（4% D），(c) 聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯，(d) PLA/PBAT (32/68)，以及 (e) PLA/PBAT (42/58))

3.7. 机械性能

不同灭菌处理后样品的应力‐应变曲线如图8所示。所得模量、抗拉强度和断裂伸长率总结于表1中。对于聚乳酸（2% D），未处理样品表现出较明显的刚性和脆性，其模量为 3075.5 MPa，抗拉强度为47.0 MPa，断裂伸长率为6.4%，与聚乳酸（4% D）的数值相似。相比之下，聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯的未处理样品则表现出柔韧性和延展性，其模量为 53.6 MPa，抗拉强度为26.1 MPa，断裂伸长率为814.2%。作为折中，PLA/PBAT (32/68) 和 (42/58) 的未处理样品分别具有184.8 MPa和437.4 MPa的模量，10.6 MPa和13.1 MPa的抗拉强度，以及55.3%和35.3%的断裂伸长率。

，以及（e）PLA/PBAT (42/58))

样品	模量 (MPa)	抗拉强度 (MPa)	断裂伸长率 (%)
聚乳酸（2% D）‐非灭菌	3075.5 ± 316.4	47.0 ± 3.0	6.4 ± 3.0
聚乳酸（2% D）‐电子束	2944.0 ± 405.2	46.8 ± 8.0	4.2 ± 2.6
聚乳酸（2% D）‐HPGP	3128.8 ± 53.8	52.2 ± 1.2	5.0 ± 0.2
聚乳酸（2% D）‐环氧乙烷	3242.2 ± 542.3	53.0 ± 6.1	7.0 ± 3.4
聚乳酸（2% D）‐蒸汽灭菌	3430.0 ± 382.1	54.5 ± 3.8	1.8 ± 0.1
聚乳酸(4% D)‐非灭菌	2878.7 ± 46.0	41.0 ± 0.8	7.0 ± 0.3
聚乳酸(4% D)‐电子束	2926.0 ± 153.4	40.6 ± 2.4	6.8 ± 0.1
聚乳酸(4% D)‐HPGP	2890.8 ± 170.6	47.6 ± 2.5	3.0 ± 0.9
聚乳酸(4% D)‐环氧乙烷	3093.5 ± 230.5	47.8 ± 3.5	5.2 ± 1.4
聚乳酸(4% D)‐蒸汽灭菌	3441.4 ± 47.0	42.9 ± 0.3	1.3 ± 0.1
PBAT‐NS	53.6 ± 14.2	26.1 ± 5.6	814.2 ± 26.9
PBAT‐EB	54.7 ± 1.0	25.8 ± 3.4	748.5 ± 52.2
PBAT‐HPGP	52.1 ± 8.4	24.6 ± 6.2	800.5 ± 76.7
PBAT‐EtO	50.9 ± 5.0	23.6 ± 2.2	765.1 ± 19.6
PBAT‐SS	50.4 ± 6.2	23.8 ± 3.3	809.9 ± 9.6
PLA/PBAT (32/68)（非灭菌）	184.8 ± 9.6	10.6 ± 0.9	55.3 ± 24.3
PLA/PBAT (32/68)（电子束）	185.3 ± 16.5	10.9 ± 1.7	62.6 ± 11.0
PLA/PBAT (32/68)‐HPGP	172.0 ± 7.1	10.6 ± 1.7	54.2 ± 5.2
PLA/PBAT (32/68)（环氧乙烷）	259.3 ± 38.2	11.0 ± 0.3	47.0 ± 2.3
PLA/PBAT (32/68) —SS	332.9 ± 86.8	12.4 ± 1.4	38.1 ± 0.4
PLA/PBAT (42/58) ‐NS	437.4 ± 32.2	13.1 ± 1.1	35.3 ± 3.1
PLA/PBAT (42/58) ‐EB	465.1 ± 79.2	13.5 ± 1.1	27.0 ± 9.3
PLA/PBAT (42/58) ‐HPGP	442.7 ± 38.9	16.3 ± 1.8	27.2 ± 2.6
PLA/PBAT (42/58) ‐EtO	471.3 ± 55.2	14.5 ± 2.1	20.8 ± 5.1
PLA/PBAT (42/58) ‐SS	413.7 ± 4.9	12.9 ± 0.3	10.8 ± 0.1

不同灭菌方法对聚合物机械性能的影响各不相同。对于聚乳酸（2% D），经过电子束、HPGP或环氧乙烷灭菌处理后，其机械性能没有显著变化。然而，经过蒸汽灭菌处理后，其断裂伸长率显著下降，同时模量和抗拉强度显著增加。灭菌处理对聚乳酸（4% D）的影响与聚乳酸（2% D）相似。韧性降低和刚性增加可归因于经蒸汽灭菌处理后，聚乳酸（2% D）和聚乳酸（4% D）的结构从非晶态向结晶态转变。对于PBAT，灭菌处理（电子束、HPGP、环氧乙烷或蒸汽灭菌）对其机械性能无明显影响。对于PLA/PBAT (32/68) 和 PLA/PBAT (42/58) 共混物，在经过电子束、HPGP或环氧乙烷灭菌处理后，其机械性能未发生显著变化。然而，经蒸汽灭菌处理后，PLA/PBAT (32/68) 的断裂伸长率显著下降，同时模量和抗拉强度显著增加。类似地，对于PLA/PBAT (42/58)，在蒸汽灭菌处理后也观察到断裂伸长率显著下降，尽管其模量和抗拉强度几乎未发生变化。蒸汽灭菌处理对PLA/PBAT (32/68) 和 PLA/PBAT (42/58) 共混物机械性能的影响可归因于其中PLA组分由非晶态向结晶态的结构转变。这些结果可能与结晶有关。根据差示扫描量热和广角X射线衍射结果，蒸汽灭菌处理提高了PLA及PLA/PBAT共混物的结晶度。因此，蒸汽灭菌诱导的结晶对PLA及PLA/PBAT共混物的断裂伸长率产生负面影响。邱等人[54]也报道了热处理对PLA/PBAT共混物的机械性能和形貌具有明显影响。

然而，上述灭菌处理通常不会显著影响材料的机械性能，尽管在某些情况下仍可观察到正面或负面效应。因此，材料在经过灭菌处理后的机械性能是可接受的。

4. 结论

本研究考察了不同灭菌处理（环氧乙烷、蒸汽灭菌、电子束和HPGP）对商用可生物降解PLA、PBAT及其共混物的透明度、黄色指数、尺寸稳定性和机械性能的影响。研究发现，PLA样品在蒸汽灭菌后出现收缩以及由透明变为不透明的现象，这可能是由于发生了结晶所致。环氧乙烷处理也导致PLA样品发生收缩，这可能归因于玻璃化转变温度附近分子链的松弛。所有样品的黄度指数显示，经HPGP灭菌的PBAT和PLA/PBAT共混物表现出明显的颜色变化，尽管傅里叶变换红外光谱未检测到化学结构的显著变化。总体而言，灭菌处理对材料的机械性能影响不大，尽管在某些情况下仍观察到正或负的影响。因此，材料在灭菌处理后的机械性能仍可接受。结论认为，电子束可用于PLA、PBAT及其共混物的灭菌，而蒸汽灭菌和环氧乙烷不推荐用于PLA，HPGP不推荐用于PBAT和PLA/PBAT共混物。本研究结果可为可生物降解医疗器械的设计与灭菌提供有价值的参考文献。