聚乳酸（PLA）是什么？生物降解材料PLA是如何降解的？

聚乳酸（PLA）是一种新型的生物基及可再生生物降解材料，使用可再生的植物资源（如玉米、木薯等）所提出的淀粉原料制成。淀粉原料经由糖化得到葡萄糖，再由葡萄糖及一定的菌种发酵制成高纯度的乳酸，再通过化学合成方法合成一定分子量的聚乳酸。

其具有良好的生物可降解性，使用后能被自然界中微生物在特定条件下完全降解，最终生成二氧化碳和水，不污染环境，这对保护环境非常有利，是公认的环境友好材料。

聚乳酸（PLA）分子结构式如图，其中的酯键易水解，能在体内或土壤中经微生物的作用降解生成乳酸，代谢最终产物是水和二氧化碳，所以对人体不会产生毒副作用，使用非常安全。因此聚乳酸已经被应用于医学、药学等许多方面，如用作外科手术缝合线、药物控制释放系统等等。

由于乳酸具有旋光性,因此对应的聚乳酸有三种:PDLA、PLLA、PDLLA(消旋)。

PLLA和PDLA是部分结晶高分子，力学强度较好，常用作医用缝合线和外科矫形材料。药物控释制剂常采用PLLA和PDLLA,但更多的是使用PDLLA。PLLA的降解产物L-乳酸能被人体完全代谢，因而比D-PLA更具竞争力。

PLA的水解是个复杂的过程，主要包括4个现象：吸水、酯键的断裂、可溶性齐聚物的扩散和碎片的分解。

PLA——体内降解：

降解的主要方式：本体侵蚀。

PLA材料浸入水性介质中或植人体内后，首先发生材料吸水。水性介质渗入聚合物基质，导致聚合物分子链松弛，酯键开始初步水解，分子量降低，逐渐降解为低聚物。聚乳酸的端羧基(由聚合引入及降解产生)对其水解起催化作用，随着降解的进行，端羧基量增加，降解速率加快，从而产生自催化现象。

内部降解快于表面降解，这归因于具端羧基的降解产物滞留于样品内，产生自加速效应。随着降解进行，材料内部会有越来越多的羧基加速内部材料的降解，进一步增大内外差异。当内部材料完全转变成可溶性齐聚物并溶解在水性介质中时，就会形成表面由没有完全降解的高聚物组成的中空结构。进一步降解才使低聚物水解为小分子，最后溶解在水性介质中。

整个溶蚀过程是由不溶于水的固体变成水溶性物质。 宏观上是材料整体结构破坏，体积变小，逐渐变为碎片，最后完全溶解并被人体吸收或排出体外；微观上是聚合物大分子链发生化学分解，如分子量变小、分子链断开和侧链断裂等， 变为水溶性的小分子而进入体液，被细胞吞噬并被转化和代谢。

PLA——体外降解：

聚乳酸的分解有两个阶段：经水解反应分解之后再靠微生物分解。

在自然环境中首先发生水解，通过主链上不稳定的酯键水解而成低聚物，然后，微生物进入组织物内，将其分解成二氧化碳和水。在堆肥的条件下（高温和高湿度），水解反应可轻易完成，分解的速度也较快。在不容易产生水解反应的环境下，分解过程是循序渐进的。

微生物在自然界中普遍存在，聚乳酸可以被多种微生物降解。如镰刀酶念珠菌，青霉菌，腐殖菌等。

不同细菌对不同构形的聚乳酸的降解情况是不同的。研究结果表明，镰刀酶念珠菌、青霉菌都可以完全吸收D,L 乳酸，部分还可以吸收可溶的聚乳酸低聚物。

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