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毕业设计（论文）

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生物可降解材料及其在生物医学上的应用

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生物可降解材料及其在生物医学上的应用

摘要：随着环境问题的日益严重，生物可降解材料作为一种新型环保材料，因其可生物降解、环境友好等特点，在生物医学领域得到了广泛的应用。本文首先介绍了生物可降解材料的定义、分类和特性，然后详细阐述了生物可降解材料在生物医学领域的应用，包括组织工程支架、药物载体、生物降解缝合线等方面。最后，对生物可降解材料在生物医学领域的发展趋势进行了展望，为相关研究提供参考。

前言：随着人类社会的快速发展，环境污染和资源枯竭问题日益严重。生物可降解材料作为一种绿色环保材料，具有可生物降解、环境友好等优点，已成为国内外研究的热点。生物医学领域对生物可降解材料的需求也日益增长，特别是在组织工程、药物载体、生物降解缝合线等方面。本文旨在对生物可降解材料在生物医学领域的应用进行综述，为相关研究提供参考。

一、1.生物可降解材料的概述

1.1生物可降解材料的定义和分类

生物可降解材料是指一类能够在生物体内或生物环境中通过生物降解作用转化为无害物质，最终被微生物完全分解的材料。这类材料广泛应用于医疗、环保、农业等领域，具有显著的环保优势。根据降解机理，生物可降解材料主要分为两大类：天然生物可降解材料和合成生物可降解材料。天然生物可降解材料主要来源于植物和微生物，如纤维素、淀粉、蛋白质等，它们在自然界中易于降解，对环境的影响较小。合成生物可降解材料则是通过化学合成方法制得，如聚乳酸（PLA）、聚羟基脂肪酸酯（PHA）等，它们在特定的生物环境中能够被微生物分解。

天然生物可降解材料的研究和应用历史悠久，其中纤维素类材料因其丰富的来源和良好的生物降解性能而备受关注。例如，纤维素纳米晶体（CNC）是一种由天然纤维素经过物理或化学方法处理后得到的纳米材料，具有优异的生物相容性和力学性能。研究表明，CNC在生物医学领域具有广阔的应用前景，如用于制备组织工程支架、药物载体等。据统计，全球纤维素纳米晶体的年产量已超过100万吨，其中约20%用于生物医学领域。

合成生物可降解材料的研究则相对较晚，但随着技术的进步和环保意识的增强，其应用领域逐渐扩大。聚乳酸（PLA）是一种由可再生资源——玉米淀粉或甘蔗糖等发酵得到的聚酯，具有良好的生物相容性和生物降解性。PLA在医疗领域的应用十分广泛，如用于制备手术缝合线、骨科植入物等。据统计，全球PLA的年产量已超过100万吨，其中约40%用于医疗行业。此外，聚羟基脂肪酸酯（PHA）也是一种备受关注的合成生物可降解材料，其来源广泛，生物降解性能优异，在生物医学领域的应用前景广阔。

1.2生物可降解材料的特性

(1)生物可降解材料的一个重要特性是其生物相容性，即材料在生物体内或生物环境中不会引起或引起极小的免疫反应。这一特性对于生物医学应用至关重要，例如在植入物和药物载体中的应用。例如，聚乳酸（PLA）和聚己内酯（PCL）等生物可降解聚合物被广泛用于医疗器械，因为它们在体内表现出良好的生物相容性，且降解产物对人体的毒性极低。

(2)生物可降解材料的降解速率是其另一个关键特性，它决定了材料在生物体内的代谢速度。降解速率可以通过改变材料的分子结构、化学组成或添加特定的酶来实现。例如，聚乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA）的降解速率可以通过调整乳酸和羟基乙酸的比例来控制。在药物载体中，这种可调节的降解速率使得药物能够按照设计的释放模式释放，提高治疗效果。

(3)生物可降解材料的力学性能也是评估其应用价值的重要指标。理想的生物可降解材料应具备足够的机械强度，以承受体内或外部环境的作用力，同时能够在降解过程中保持结构的稳定性。例如，聚己内酯（PCL）在降解过程中能够保持较高的力学性能，这使得它成为制造骨植入物的理想材料。据研究，PCL在降解过程中，其抗拉强度可保持在50MPa以上，这对于骨修复应用来说是一个重要的性能指标。

1.3生物可降解材料的研究现状

(1)近年来，随着全球对环境保护和可持续发展的重视，生物可降解材料的研究得到了迅速发展。研究者们致力于开发新型生物可降解材料，以提高其生物相容性、降解性能和力学性能。目前，生物可降解材料的研究主要集中在以下几个方面：一是新型生物可降解聚合物的合成与改性，通过引入不同的官能团和结构单元，提高材料的降解速率和生物相容性；二是生物可降解材料的表面改性，通过涂层、交联等方法改善材料的生物相容性和降解性能；三是生物可降解材料的生物医学应用，如组织工程支架、药物载体、生物降解缝合线等。

(2)在新型生物可降解聚合物的合成与改性方面，研究者们已经取得了一系