摘要：随着我国社会经济的高速发展，人们的物质生活日益改善，同时也对环境造成了一定的危害。在制造生产中应用生物降解高分子材料将从源头解决一系列污染问题，意义重大。本文通过对生物降解高分子材料进行介绍，探讨了目前其相关研究现状，并对今后的应用前景进行了展望。
关键词：生物降解高分子材料；研究现状；应用前景
1生物降解高分子材料的概念和分类
生物降解高分子材料是指在一定的条件下、时间内，内被细菌、霉菌和藻类等微生物降解的高分子材料[1]。狭义上讲的降解是指在水环境能被微生物降解的，发生高分子断裂，分子量变小，最后变为二氧化碳和水的情况，可见，生物降解受水、水温、氧浓度和pH值等的影响。生物降解高分子材料根据来源不同又可分为天然高分子材料、微生物合成高分子材料和化学合成高分子材料。
1.1 天然高分子材料
天然高分子材料主要包括纤维素、淀粉、蛋白质、木质素、甲壳素和果胶等。天然高分子是一类能完全被微生物降解的，且没有毒性，价格低廉的材料，但是它在高温下不稳定，限制了其在实际工程中的应用。对天然高分子进行混合、或者改变天然高分子的化学性质，如硝化纤维的合成、天然橡胶的硫化等，再有将天然高分子和合成高分子进行混合等来提高天然高分子的性质的。
1.2 微生物合成高分子材料
微生物高分子材料是对微生物进行淀粉类和葡萄糖的的喂养，让微生物通过新陈代谢作用合成高分子的过程。微生物合成的高分子主要有两类微生物聚酯和微生物多糖，他们都具有很好的生物降解性，同时克服了天然高分子材料热稳定性差的缺点。微生物聚酯可以制成薄膜、容器等，对环境无污染。
1.3 化学合成高分子材料
化学合成高分子材料是通过化学合成的方法来制造的一类可供生物降解的高分子材料。化学高分子材料一般是由具有脂肪族聚酯的结构分子组成，常见的化学合成高分子材料有聚乙烯醇、脂肪族聚酯和聚乳酸等。化学合成高分子材料的优势是可以通过化学手段来研究哪一种结构更适合实际需要，可以人为的设计出符合要求的物理性能的化学合成高分子材料。
2 生物高分子材料的降解原理
一些白色垃圾不能降解，它们存在地球的时间很长，大量的白色垃圾会对环境造成危害，影响周围生物的健康生长。人类已经意识到问题的严重性，开始减少白色垃圾使用，鼓励循环使用垃圾袋，或对环境无危害的布质垃圾袋等。一些生物降解高分子材料制作的用品废气之后可以进行微生物的降解，最终被无机化合物分解成对自然无危害的一部分。可见在生产中加大生物高分子材料的应用对提升人们的生活质量、保护环境都有重要的意义。
生物降解高分子材料的降解过程主要是通过微生物酶活性等的影响，使得聚合物发生水解分解成小分子，直至完全分解[2]。其降解原理具体可以分为两种，一种是光与生物一起降解的原理，还一种是生物完全性降解原理。光与生物一起降解是指充分利用光源、热能等的作用，提高体积和表面积比例将淀粉进行降解，直至高分子被氧化断裂，被微生物硝化。完全性生物降解主要有酶的作用、生物化学作用和生物物理作用。酶的作用因微生物的不同生物降解效果也不同。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆生物化学作用是指微生物在新陈代谢中与材料发生化学反应生成了新物质，例如生成一些对环境无害的水，还有一些二氧化碳和甲烷等。生物物理作用是指微生物在新陈代谢中与材料发生了生物物理作用，如生物体进行的细胞增长导致聚合物水解，一些电离子被机械破坏成为小分子碎片。
3 生物降解高分子材料的研究现状及应用前景
3.1 在医学领域的研究现状
生物降解高分子材料在医学中有比较广泛的应用，如在外科手术缝合线中的应用、在药物释放中的应用以及在骨内固定材料中的应用。以往进行外科手术时，对伤口需要进行缝合，而当达到一定条件时要进行抽线处理，这对患者无疑是很痛苦的，并且易留下疤痕等。而在外科手术中应用生物降解缝合线可以不需要进行拆线处理，其会在伤口愈合之后自动降解，这无疑是患者的福音。生物降解高分子在外科手术缝合线的研究主要集中在缝合线柔软性和强度上。生物降解高分子材料可以作为微胶囊的材料，其可以控制药物的释放速率，稳定药效，聚乳酸和聚乙交酯是在药物释放中应用比较好的生物降解高分子材料。对于骨伤一般需要进行固定处理，用生物降解高分子材料制成的骨螺钉、骨夹板能在一段时间后溶解掉，被人体吸收或排出体外，使患者免于二次手术，这种方法对于骨头里一些弱骨部分效果极其好，值得深入研究。
3.2 在农业中的研究现状
在农业生产中一般会用到薄膜，促进农作物的生长。而以前的薄膜一般难于降解，对环境会造成一定损害。我国是农业大国，将生物降解高分子材料应用到农业薄膜、地膜、化肥和农业等的包装袋中是很有必要的。目前，研究出的农业薄膜可以在一定条件下进行自动降解，不仅减少了塑料薄膜对环境的危害，降解物质还能提供农作物生长的养分，利于农作物生长，形成一种良性的循环。
3.3 在包装材料中的研究现状
随着物联网、互联网等的发展，快递行业突飞猛进，也产生了很多包装垃圾。将生物降解高分子材料应用于包装材料中有非常重要的意义。例如醋酸纤维素和丙酸纤维素混合经过不同的工艺可以制成各种膜材，聚乳酸制成的饭盒能在光合作用下被微生物分解，脂肪族聚酯和糊化淀粉的混合可以制成强度大和耐水性好的垃圾袋等。
3.4 应用前景
相较天然高分子材料，合成的生物降解高分子材料应用更广泛。通过控制一定的条件，就可以改变合成材料的物理化学性质，根据实际需求就可以设计出所需材料，其应用非常广泛，但是我们需求关注的是其性价比，要考虑到实际情况，受众的购买力等等情况，所以光有技术不行，对技术的改进，使普通大众都能用得起是它的一个发展方向。另外人类对健康的重视使得其在生物医学中有比较多的研究，随着物质生活的改善，这一领域的投入也必将更多，研究也更深入。
4 结语
生物降解高分子材料已经应用到我们生活的方方面面了，取得了不错的效果。同时我们也要看到生物降解高分子材料研究在应用推广上的不足。随着人们物质生活的改善，对生命健康的关注，以后的生物降解高分子材料必将在生物医学上大放光彩。
参考文献：
[1]熊佳, 黄英, 王琦洁,等. 生物降解高分子材料[J]. 塑料科技, 2004(3):46-49.
[2]曾少华, 申明霞, 段鹏鹏,等. 可生物降解高分子材料的研究与进展[J]. 粘接, 2015(1):72-76.
论文作者:丁勇
论文发表刊物:《基层建设》2018年第23期
论文发表时间:2018/10/1
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