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生物材料

编辑:语际翻译     2009-5-7         转载请注明来自  语际翻译公司 http://www.scientrans.com

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        广义的生物材料可以理解为一切与生物体相关的应用性材料或由生物体合成的材料。按其应用可分为生物工程材料、生物医用材料和其他生物应用材料。而按生物材料来源可分为天然生物材料和人工生物材料,有些材料兼具天然和人工合成的特性。狭义的生物材料指能够用来制作各种人工器官和制造与人工生理环境相接触的医疗用具和制品的材料,即生物医用材料。近年来,环境友好的材料也逐渐向生物材料领域靠近。

        最理想的生物可降解材料应该是用可再生资源,也就是用生物合成的方法得到的生物材料。这种生物材料应该可以被生物所重新利用,能够降解,产物最好是二氧化碳和水,从而使这种材料的生产和使用纳入自然界的循环。

        在众多的生物材料中,由生物合成的聚乳酸(PLA)作为半天然生物材料,由生物合成的聚羟基脂肪酸酯(PHA)作为天然生物材料是典型代表,因其良好的性能及同时兼具生物工程材料和生物医用材料应用特性而成为近年来研究最活跃的两种生物材料。

        聚乳酸是由生物发酵生产的乳酸经人工化学合成而得的聚合物,但仍保持着良好的生物相容性和生物可降解性,具有与聚酯相似的防渗透性,同时具有与聚苯乙烯相似的光泽度、透光性和加工性。因此聚乳酸可以被加工成各种包装用材料,农业、建筑业用的塑料型材、薄膜,以及化工、纺织业用的无纺布、聚酯纤维等。除作为包装材料,PLA还成为近年药物包裹材料、组织工程材料中的研究热点之一。PLA可制成无毒并可进行细胞附着生长的组织工程支架材料,其支架内部可形成供细胞生长和运输营养的多孔结构,还可为支持和指导细胞生长提供合适的机械强度和几何形状。其缺点是缺乏与细胞选择性作用的能力。PLA在生物医用材料中的应用广泛,可用于医用缝合线(无须拆线)、药物控释载体(减少给药次数和给药量)、骨科内固定材料(避免了二次手术)、组织工程支架等。PLA是开发最早的一种生物可降解和生物可相容聚酯,我国在这个领域基本无优势可言。

        近二十多年迅速发展起来的生物高分子材料——聚羟基脂肪酸酯(PHA),是可以用很多微生物合成的一种细胞内聚酯,是一种天然的高分子生物材料,因为PHA兼具有良好的生物相容性能,生物可降解性和塑料的热加工性能,因此同时可作为生物医用材料和生物可降解包装材料,已经成为生物材料领域最为活跃的研究热点。我国在PHA研究方面介入较早,总体接近世界水平。

(一)发展回顾

        当代生物材料产业发展迅速。尤以生物工程材料中的包装材料和生物医用材料的发展最为迅猛。

        由于人类的生产和生活活动,在自然界中遗弃了许多不能自然降解的塑料制品,造成白色污染,为生物可降解塑料的开发使用提供了很好的机遇。同时可能出现的世界范围的石油紧张也是促使可持续发展的生物包装材料走向市场的强大动力。

        与生物包装材料相比,当代生物医用材料已更为产业化,其中生物医用材料及制品已占到全球医疗器械市场份额的一半。我国是人口大国,因此也是生物材料和器械的需求大国。但是,我国生物材料及器械产品单一,技术落后,科研与产业脱节,80%要依靠进口。基础研究水平不高直接制约了新技术和新材料的开发和应用。生物材料的主要知识产权仍掌握在美欧日等发达国家。

        由于经济的高速发展,资源的消耗以及环境的污染成为阻碍我国发展的瓶颈。比如在发达国家,人均塑料的消耗量保持在120公斤/年,而我国在1996年为12公斤/年,去年为17公斤/年。预计在2005年为23公斤/年。大量的使用塑料不仅消耗了大量的石油和能源,而且造成了所谓的“白色污染”。所以,开发可持续发展的新材料成为保持我国经济可持续发展的一条必经之路。

        目前已经有五个跨国公司大规模生产PLA。国内也有3家企业包括我国最大的柠檬酸发酵公司安徽丰原集团正在筹建PLA的生产基地。

        “七五”以来,生物可降解材料一直得到国家重大攻关项目的支持。国家自然科学基金也在1998年把“细菌合成可生物降解高分子及其材料”列为重点项目,还在不同学科方向支持了一批生物合成高分子材料的理论研究和应用研究课题。随着对用生物法合成生物可降解材料重要性认识的不断深入,2001年和2002年我国相继开始在植物体系和微生物体系立题研究生物生产可降解聚酯-聚羟基脂肪酸酯(PHA)。

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