生物可降解醫(yī)用支架
生物可降解聚合物具有悠久的歷史，并且由于許多是天然產(chǎn)物，因而不能準(zhǔn)確地追蹤它們具體出現(xiàn)和使用的時(shí)間。生物可降解聚合物的一種醫(yī)用用途是腸線縫合，可追溯到至少公元100年前。第一根腸縫線是由綿羊的腸制成的，然而現(xiàn)代腸縫線是從牛、羊的小腸里提取的高純度膠原制成的。
生物可降解聚合物既有合成的也有天然的，它們之間有一些共性，所有的生物可降解聚合物在應(yīng)用中性質(zhì)基本上都是穩(wěn)定和耐用的。從應(yīng)用來講，生物可降解聚合物在包裝、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域具有重要的意義。
一、
全球生物可降解聚合物市場(chǎng)概述
根據(jù)最新發(fā)布的市場(chǎng)研究報(bào)告，到2021年，全球生物可降解聚合物市場(chǎng)將以21％的年復(fù)合增長率增長，同時(shí)，在2016年至2021年期間，市場(chǎng)金額將從24億英鎊增長至56億英鎊。
促進(jìn)該市場(chǎng)增長的關(guān)鍵因素之一是消費(fèi)者對(duì)環(huán)保包裝的關(guān)注度增加了。隨著消費(fèi)者的焦點(diǎn)轉(zhuǎn)向了更健康的生活，對(duì)天然、環(huán)保以及綠色產(chǎn)品的需求也在增加。消費(fèi)者行為的這種轉(zhuǎn)變迫使主要的塑料制造商和包裝廠商不斷探索可生物降解聚合物材料應(yīng)用的可能性。此外，相關(guān)政府法律法規(guī)的出臺(tái)迫使供應(yīng)商不得不專注于生產(chǎn)可生物降解聚合物材料的產(chǎn)品，并在出口市場(chǎng)中增加具有環(huán)保成分的產(chǎn)品。報(bào)告還顯示，消費(fèi)者更傾向選擇環(huán)保塑料袋和環(huán)保食品包裝袋。一次性產(chǎn)品如袋子、瓶子、瓶蓋、杯子需求旺盛，其中瓶蓋和吸管有望成為真正的環(huán)保產(chǎn)品。
2016年，西歐占據(jù)了全球生物可降解聚合物市場(chǎng)的最大市場(chǎng)份額。這種優(yōu)勢(shì)是基于市場(chǎng)的成熟度以及該地區(qū)消費(fèi)者易于接受新的生產(chǎn)技術(shù)和擁有更先進(jìn)的意識(shí)?？山到饩酆衔锏母拍钤谖鳉W市場(chǎng)已經(jīng)有二十多年了。此外，西歐國家的法律和政府戰(zhàn)略通過提供補(bǔ)貼來促進(jìn)生物基或生物可降解聚合物的使用。例如，歐洲委員會(huì)根據(jù)“歐洲2020戰(zhàn)略”向政府提議，希望歐洲向資源節(jié)約型低碳經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型，以實(shí)現(xiàn)可持續(xù)增長。
二、
全球生物可降解聚合物市場(chǎng)概述
長期以來，聚合物已經(jīng)被用作常用的包裝材料，這基于它們的幾個(gè)特征，如柔軟性、亮度和透明度。然而，由于它們完全不可生物降解，合成包裝膜的使用量的增加導(dǎo)致了嚴(yán)重的生態(tài)問題。僅靠減少使用量不能從根本上解決問題，采用可降解聚合物材料才是可行的辦法。
生物可降解聚乳酸在包裝行業(yè)的應(yīng)用
在目前的各種生物可降解包裝材料中，聚乳酸具有最大、最有潛力的應(yīng)用市場(chǎng)。聚乳酸的阻氣阻水性、可印刷性及透明性良好，并且其基本原料乳酸是人體固有的物質(zhì)之一，對(duì)人體無毒無害，在食品包裝市場(chǎng)上有很廣闊的前景。據(jù)報(bào)告顯示，自2016年至2021年，全球生物可降解聚合物在包裝應(yīng)用市場(chǎng)的年復(fù)合增長率將達(dá)到10.4%，市場(chǎng)金額將從24億英鎊增長至25億英鎊。
很多大公司都看好這種新型的環(huán)保材料?？煽诳蓸饭驹邴}湖城的冬奧會(huì)上使用了50萬只聚乳酸塑料制成的一次性杯子，這些杯子只需40天就可在露天的環(huán)境下消失得無影無蹤。日本三菱塑料公司（Mitsubishi Plastics, Inc.）曾公開一種用于包裝材料的聚乳酸類收縮片材的制備技術(shù)，是由生物可降解聚乳酸類聚合物為主要成分模制而成。該收縮片材可用作包裝材料、飲料瓶和標(biāo)簽材料，其具有良好的收縮百分比和生物可降解性，且用該片材制成的標(biāo)簽不會(huì)在巴斯德滅菌法加熱時(shí)熔化。身處TPV產(chǎn)業(yè)鏈的朋友想要深入探討行業(yè)知識(shí)請(qǐng)加微信abqfeng，我們有專業(yè)的TPV交流群等著您！
生物可降解聚合物在醫(yī)療領(lǐng)域中有許多的用途，特別是在組織工程和藥物遞送方面。
生物可降解聚合物的藥物遞送系統(tǒng)的有利面是藥物載體可以以其最大載荷將藥物釋放到體內(nèi)某特定部位，之后降解成無毒物質(zhì)，最后通過自身新陳代謝從身體中代謝出去。在這期間，聚合物緩慢地降解成更小的分子，釋放出天然產(chǎn)物，并且有控制釋放藥物的能力。當(dāng)聚合物降解時(shí)，藥物被緩慢釋放。例如，聚乳酸、己內(nèi)酯，這些都是生物可降解聚合物，現(xiàn)已被用于遞送抗癌藥物。將藥物封裝在聚合物中并加入靶向劑來降低藥物對(duì)健康細(xì)胞的毒性。
生物可降解聚合物對(duì)組織再生工程也同樣具有重要意義。配合人工材料，組織工程進(jìn)行組織再生。組織工程系統(tǒng)的完善可以用于體外組織和細(xì)胞的生長或使用生物可降解支架在體內(nèi)構(gòu)建新的結(jié)構(gòu)和器官。對(duì)于這些用途，顯而易見，生物可降解支架是優(yōu)先選擇的，因?yàn)樗鼫p少免疫反應(yīng)和抑制異物的風(fēng)險(xiǎn)。
報(bào)告顯示，醫(yī)療行業(yè)中，全球生物可降解聚合物在2016年至2021年期間，市場(chǎng)金額將從1.2億增長至6.5億英鎊，預(yù)計(jì)2016年- 2021年的年復(fù)合增長率為40.2％。由此可見，生物可降解聚合物在醫(yī)用領(lǐng)域的應(yīng)用也在不斷增長，同時(shí)，對(duì)于未來生物可降解聚合物在醫(yī)用領(lǐng)域更多的可能性方面也在不斷探索。
最新研究的Xinsorb完全可降解心臟支架標(biāo)志著中國心臟冠脈介入治療第四次革命。從機(jī)制上來說，金屬支架提供的支撐，只在一開始的幾個(gè)小時(shí)內(nèi)（急性期）或者幾周內(nèi)（慢性期）有需要。堅(jiān)固支架的固定內(nèi)徑實(shí)際上并不適合血管內(nèi)徑，畢竟血管是動(dòng)態(tài)而有彈性的，固定內(nèi)徑的存在時(shí)間如果過長，可能會(huì)造成后期支架貼壁不良。血管內(nèi)壁長期存在這樣一個(gè)長支架，可能會(huì)阻礙將來疾病發(fā)展或者再狹窄之時(shí)需要再次行介入手術(shù)時(shí)的操作。Xinsorb完全可降解心臟支架球囊擴(kuò)張，方便放置到位；天然聚合乳酸材料，可被吸收和完全代謝；厚度為160微米（原金屬支架為180微米）；PDLLA材料涂層，能完全被降解。此外，此支架中的雷帕霉素含量為140微克每平方毫米，目前已知80%的藥物在體外實(shí)驗(yàn)中可在28天內(nèi)釋放。
生物可降解聚合物材料在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域也有著廣泛的應(yīng)用，比如地膜覆蓋高、低大棚，溫室，青貯飼料包裝袋，昆蟲信息素包裝材料，肥料、殺蟲劑、激素和種子的包覆膜，水果套袋，移栽的育秧盆等。然而，目前在這些應(yīng)用領(lǐng)域所使用的材料絕大部分是不可降解材料，對(duì)環(huán)境造成了一定的污染，影響了農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。正因如此，可重復(fù)利用和可降解材料成為可持續(xù)發(fā)展農(nóng)業(yè)的一個(gè)重要指標(biāo)。
地膜具有提高農(nóng)作物產(chǎn)量并使其收獲期提前，減少除草劑和殺蟲劑的使用，更好地保持土壤溫度、水分及肥料等作用，因此被廣泛使用。然而大量使用塑料地膜會(huì)導(dǎo)致許多環(huán)境問題。目前，傳統(tǒng)的塑料地膜大多是由低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、PVC、PP、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)等材料構(gòu)成，其中LDPE由于其良好的力學(xué)性能和光學(xué)性能，應(yīng)用最為廣泛。近年來出現(xiàn)許多新型可降解地膜，如光降解地膜、生物降解地膜、光和生物雙降解地膜、液態(tài)地膜、植物纖維素地膜等，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用，其中生物降解地膜、植物纖維地膜因能達(dá)到完全降解而受到越來越多的關(guān)注。
為了提高種子、化肥、農(nóng)藥、植物生長調(diào)節(jié)劑等的使用效率，通常采用一些有機(jī)或無機(jī)材料作為基質(zhì)對(duì)其進(jìn)行包覆。包覆后能夠改善被包覆產(chǎn)品與周圍微生物之間的關(guān)系，并且能夠加速或者減緩影響產(chǎn)品有效性的物理或者化學(xué)變化過程。比如，采用疏水性或親水性的聚合物作為種子外表面包覆膜能夠減少或者增加種子的吸水量，這樣就能夠縮短或者延長種子的發(fā)芽時(shí)間，通過調(diào)節(jié)濕度來控制種子的儲(chǔ)存時(shí)間，并且還具有保護(hù)種子免于蟲害破壞等作用。另外，包覆材料也能夠作為化肥、農(nóng)藥、生長調(diào)節(jié)劑等農(nóng)業(yè)化學(xué)品的一個(gè)載體，來控制它們發(fā)揮作用的過程。目前，常用的種子包覆材料包括樹膠、海藻酸鈉、乙基纖維素、甲基纖維素、羥乙基纖維素、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙二醇(PEG)、PVC、改性殼聚糖等。
三、
生物可降解聚合物前景展望
目前，生物降解聚合物的開發(fā)與應(yīng)用還存在一些問題，國內(nèi)外普遍承認(rèn)，可降解塑料比同類現(xiàn)行塑料的產(chǎn)品價(jià)格要高許多。聚合物的降解性必然會(huì)損害產(chǎn)品的持久性，也會(huì)在一定程度上降低它的力學(xué)性能，從而限制生物降解聚合物的應(yīng)用范圍。盡管如此，隨著環(huán)保法規(guī)的完善和人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，生物降解聚合物市場(chǎng)將繼續(xù)增長，尤其是在包裝材料、塑料薄膜、醫(yī)用材料等領(lǐng)域的應(yīng)用。然而就目前研究的成果而言，欲使其普遍使用仍需經(jīng)過較長的時(shí)間。開發(fā)低成本、具有降解時(shí)控性和高效性的生物塑料是這一領(lǐng)域以后研究的主要方向。
四、
總結(jié)
因其獨(dú)特的性能，生物可降解聚合物材料的發(fā)展前景極為廣闊，同時(shí)也為減少環(huán)境污染、為人類創(chuàng)造一個(gè)無污染的環(huán)境發(fā)揮巨大的作用。今后生物可降解聚合物材料的開發(fā)研究主要應(yīng)針對(duì)聚合物的基本性能、成型加工性能及價(jià)格等方面有競(jìng)爭(zhēng)性的高分子品種。對(duì)生物可降解聚合物材料的研究應(yīng)主要集中在主要原料(如己內(nèi)酯、乳酸、乳酸甲酯等)及高聚物的產(chǎn)量大、成本低的生物工藝以及新的聚合工藝和新的高分子改性技術(shù)上，加強(qiáng)生物可降解聚合物材料的生物降解性能、評(píng)價(jià)體系的建立和完善，進(jìn)一步加強(qiáng)生物可降解聚合物材料在我國的工業(yè)化進(jìn)程。
文章來源：榮格
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