最火完全生物降解材料的测试及应用下

完全生物降解材料的测试及应用(下)

3、生物降解材料的应用

生物降解材料广泛应用于各行各业，可以部分代替通用塑料。使用量最大的是环保材料、包装材料以及医用材料。

3.1、农业用途

理想的农用材料是能与其他生物降解材料协同作用转化为提高土质的材料，生物降解材料在农业上主要用作农用地膜和农作物生长容器。

3.1.1、农用地膜

传统的薄膜在帮助农作物生长，增加农作物产量方面发挥了重大的作用，但致使的缺点是使用后的处理十分困难。经过整个农作物生长期的风吹日晒，薄膜的强度下降并都裂为小碎片残留在土壤中，小碎片会引起土壤板结，阻碍作物根部发育和对水分的吸收，还会随风飘散，造成环境污染。生物降解农用地膜除具有传统塑料薄膜的优点外，最重要的是其使用后可以自动降解，不必收集，同时农肥和水的需求量相应减少，可以进行下一季的耕作，因而既可以减少白色污染，又可以降低生产成本。

3.1.2、农作物生长容器

农作物生长容器用于播种和移栽树苗、花卉、蔬菜以及盆景。如果容器不是生物降解性的，在移栽之前必须除去容器才能使根系快速生长，而且裸根容易受损，很难用机械栽插，而生物降解塑料容器在栽种时保护了根系，成活率高，用这种方法种植和移栽可以使许多植物降低成本，移栽季节延长，成活率提高。

研究发现，以聚己内酯为主要成分的农作物生长器，在土壤中会发生明显的生物降解，6个月后失重48%，一年后失重约95%。

生物降解材料在农业方面的其他应用还有草皮种植片、堆肥用袋以及农用药物的摈释材料等。

3.2、包装用途

生物降解塑料制成的食品袋、包装袋、垃圾袋因其生物降解性而大受青睐。生物降解包装材料一般是将可降在传统电气控制系统中解的高分子聚合物加入到层压膜中或直接与层压材料共混成膜。食品包装材料和容器一般要求能保证食品不腐烂、隔离氧气且材料无毒。其中最具代表性的是1个单位自己设计、研制的专用装备仪器的档案材料聚羟基丁酸酯（PHB）与聚羟基戊酸酯（PHV）及其共聚物（商品名Biopol），其物性与聚乙烯和聚丙烯相近，且热封性良好，Biopol用过后可生物降解或被焚烧，两者的耗氧量仅相当于其光合作用放入大气的氧，处理后产生的CO2即为光合作用摄入的全部CO2量，因此可认为完全进入生物循环。

生物降解塑料还可用作一次性缓冲材料。据报道，日本幸和株式会社开在如此高速发展的市场里发的聚乙烯醇淀粉型生物降解塑料是性能较优良的缓冲材料，表观密度比传统的聚苯乙烯缓冲材料稍高。

3.3、医用生物降解材料

医用材料不仅需要有医效，而且还要安全、无毒、无刺激性，与人体有良好的生物相容性。医用生物降解材料是指完成医疗功能后，可被生物体内的溶解酶分解而吸收，生物降解塑料已被广泛用于手术缝合线、人造皮肤、矫形外科、体内药物缓释剂和吸收性缝合线等领域。

3.3.1、外科手术缝合线

理想的缝合线应在体内有良好的适应性、无毒、无刺激性，且在体内保持一定时间的强度后能被组织吸收，其缝合、打结性能以及柔性等方面都应符合操作要求。以前使用的羊肠线易产生抗原体反应，在人体内的适应性不太理想，且保存不便。研究表明，甲壳素与壳聚糖制成· 碳纤维及其复合材料在航天航空中的利用剖析的医用缝合线可被体内溶菌酶分解，生成CO2排出体外，生成糖蛋白可被组织吸收，免除了手术后拆线的麻烦，减轻了病人的痛苦。在尿、胆汁、胰液中能保持良好的强度，使用后自行吸收，不引起过敏，还能加速伤口愈合。

3.3.2、人造皮肤

人的皮肤是一种再生能力很强的组织，但大面积的烧伤则不能单靠自身皮肤或自体移植皮肤来愈合，需要人造皮肤作为治疗过程中的一种暂时性的创面保护覆盖材料来帮助愈合。

人造皮肤的作用有：防止水分与体液经创面蒸发与流失；防止感染；能促进肉芽或上皮成长，促进治愈。人造皮肤还要可以消毒和灭毒，防止细菌感染，且不能对人体有害。现在大量商业用的人造皮肤有胶原蛋白、甲壳素、聚L-亮氨酸等酶催化生物降解材料。

3.3.3、药物缓释剂

药物口服后进入人体，在血液中的浓度必须达到一定的程度才可以起生理活性作用，当药物的血药深度高过一定的限度时，会出现副作用，而当血液中的药物被肌体代谢排出体外后，血药浓度下降不具备药效。用生物降解高分子材料制作的药物缓释剂，可使药物保持在人体内长期恒量释放，提高了疗效，对于癌症、心脏病、高血压等的长期治疗方便而有效。

除上述用途外，医用生物降解材料还可用于骨折固定材料、人工肾、医用抗粘剂等用途。

4、结语

随着石油资源的不断减少和人类对其环境的重视，生物降解高分子材料愈来愈受到人们的重视。完全生物降解高分子材料由于其生产成本太高，用途难以进一步扩大，而淀粉基降解塑料在淀粉基降解后，残余的碎片并不能完全降解，其分解产物是否会造成二次污染尚不明确。如何解决目前的环境问题，笔者认为首先应强调废旧塑料的回收、分类、加工，使有限的资源循环利用；其次是研究完全生物降解性高分子材料，利用价廉易得的原料经微生物的发酵和利用转基因植物生产生物降解性高分子材料。