69、生物医学应用中的可生物降解聚合物

生物医学应用中的可生物降解聚合物

1. 引言

传统上，合成聚合物设计和制造时注重长期稳定性，主要用作涂层、包装和结构材料。自20世纪70年代以来，具有可控寿命的可生物降解聚合物作为生物医学和环境兼容的消费产品材料受到关注。可生物降解聚合物在生物医学植入物和药物输送系统的设计、合成和应用中至关重要，而由可再生和可持续资源制备的可生物降解聚合物通常可通过堆肥处理。这些聚合物有许多相似的结构单元，但降解方式不同。生物医学材料在相对狭窄的环境中使用和降解，而消费产品材料则在更广泛的环境中使用和降解。

2. 生物医学聚合物

可生物降解聚合物最成功的首次应用是在可降解和可吸收缝合线领域。目前，基于可生物降解聚合物的缝合线、药物释放输送系统、支架和组织工程设备是研究热点。由乙醇酸（GA）和乳酸（LA）衍生的疏水性聚酯是最常用的材料，GA、LA与其他环状酯和碳酸酯单体的共聚酯也逐渐出现。其中，聚乳酸（PLA）成为主要聚合物，因为其单体乳酸可通过农业和食品副产品发酵获得。PLA及其共聚物具有广泛的化学和物理性质，是最重要的可生物降解生物医学聚合物。

3. 聚酯

脂肪族聚合物在酸或碱催化以及酶催化下水解速度比芳香族聚酯快，因此通常比芳香族聚酯更适合作为生物材料。
- 羟基酸聚酯
- 这些脂肪族聚酯可通过羟基酸的催化脱水反应获得，更有效的方法是通过羟基酸环状酯的开环聚合（方程(1)和(2)）。常用催化剂促进聚合，有效催化剂包括Sn、Zn、Ti、Al和稀土金属的金属盐形式的路易斯酸；碱金属醇盐和超分子复合物；以及酸。
- 热脱水聚合羟基酸（如制备聚乳酸(PLA)）是一个高能耗过程，得到的P