改性聚乳酸的设计、合成及其生物医用的性能研究.docx

改性聚乳酸的设计、合成及其生物医用的性能研究
摘要
改性聚乳酸是一种生物降解材料，广泛应用于医学领域。本文综述了改性聚乳酸的设计、合成及其生物医用的性能研究进展。首先介绍了聚乳酸的结构特点，接着详细阐述了改性聚乳酸的设计原则和常见的改性方法。然后，重点介绍了改性聚乳酸在医学领域中的应用，包括药物释放、组织工程、生物降解支架、人工骨等。最后，分析了目前改性聚乳酸存在的问题，并提出了未来的研究方向。
关键词：改性聚乳酸；设计；合成；生物医用性能；问题与展望
一、介绍
聚乳酸是一种生物降解和生物吸收的聚合物，具有良好的组织相容性和生物相容性。由于其良好的生物学性能，聚乳酸被广泛应用于医学领域，如药物输送、组织工程和医用材料等。然而，聚乳酸也存在一些问题，如慢速降解、多酸催化等，这些问题会影响其在生物医学领域的应用。因此，研究改性聚乳酸的设计、合成及其生物医用的性能，对于优化聚乳酸的性能、提高其应用效能具有重要意义。
二、改性聚乳酸的设计与合成
1.聚乳酸的结构特点
聚乳酸（PLA）由乳酸分子通过酯键结合而成，其化学结构如图1所示。乳酸分子存在两种异构体，即L-乳酸和D-乳酸，PLA可以由L-乳酸单体或L-乳酸及D-乳酸混合单体聚合而成。
[图1]聚乳酸结构示意图
PLA的物理性质和生物降解性由其晶性、分子量、分子量分布和成分比例等因素决定。低分子量的PLA易降解，但其机械性能较差；高分子量的PLA机械性能较好，但降解慢。PLA的晶度和结晶度也会影响其性能，高结晶度的PLA强度和刚度较好，但耐受性较差。
2.改性聚乳酸的设计原则
为了改善PLA的性能和应用范围，人们发展了各种改性方法。改性聚乳酸的设计原则主要有以下几点：
（1）维持PLA的生物降解性和组织相容性；
（2）提高PLA的力学性能，如强度、刚度、韧性、耐疲劳性等；
（3）增加PLA的生物功能，如药物释放、细胞识别和组织工程等。
3.常见的改性方法
（1）共聚合物化：将PLA与其他高分子共聚，如PLA-co-PGA、PLA-co-PEG等。共聚物的引入可以降低PLA的晶性，降低玻璃化转变温度，同时提高其强度和韧性。
（2）反应性改性：使用化学反应或物理交联将化合物或化学团体引入PLA中。常用的反应性改性方法包括酯交换、胺基化、酸酐化和磷酸酯化等。
（3）表面修饰：对PLA的表面进行化学修饰，如引入胶原蛋白、聚酰胺等，可以改变PLA的细胞亲和性和蛋白吸附性质，从而影响其在体内的生物学行为。
三、改性聚乳酸在医学领域中的应用
1.药物释放
改性聚乳酸可以用于控制药物的释放速度和降解速度，从而实现药物的长效和持续释放。常用的改性方法包括共聚合物化和物理交联等。例如，将PLA与聚左旋乳酸（PLLA）共聚合成PLA-co-PLLA共聚物，可以提高PLA的可塑性和热稳定性，实现药物的缓慢释放。
2.组织工程
组织工程是一种新兴的医学技术，目的是利用生物材料、细胞和生长因子等，培养、构建、再生和修复组织和器官。改性聚乳酸可以作为三维支架的主要材料，用于修复骨骼、皮肤、软骨、神经系统和心血管等组织和器官。例如，改性PLA支架上的人类成骨细胞可以分化出成熟的骨细胞，实现成骨生长和愈合。
3.生物降解支架
改性聚乳酸支架可以作为细胞定居和再生的平台，用于修复和恢复组织和器官。改性方法可以改善支架的生物学性能，包括降解速率、细胞亲和性、生物相容性、力学性能和药物释放等。例如，将PLA与明胶和羟基磷灰石复合，可以增强支架的力学性能和降解速率，加快骨组织再生。
4.人工骨
人工骨是一种在体内生物降解的骨支架，可以用于骨折修复和骨缺损修复。改性聚乳酸可以作为人工骨的主要材料，通过改性可以控制其力学性能和降解速率，实现骨组织的修复和愈合。例如，将PLA与β-TCP（三钙磷酸）复合可以构建出多孔的PLA/β-TCP复合支架，具有较好的力学强度和生物学性能，适用于人工骨的制备。
四、问题与展望
尽管改性聚乳酸在医学领域中的应用前景广阔，但还存在一些问题需要解决。其中一个问题是改性条件的控制，需要对反应机理和反应条件进行深入研究，以探索最佳改性方法和条件。另一个问题是材料的生物相容性和降解性，需要进一步研究改性对PLA生物学性能的影响和机制。此外，还需要研究改性聚乳酸在动物体内的降解行为和生物学效应，以确认其安全性和有效性。
展望未来，可以通过进一步的研究，解决改性条件的控制和改性对生物学性能的影响问题，提高改性聚乳酸的生物降解性和生物相容性，同时实现其优异的力学性能和生物功能，推动其在生物医学研究和临床应用中的广泛应用。
五、总结
本文综述了改性聚乳酸的设计、合成及其生物医用的性能研究进展。改性聚乳酸作为一种生物降解材料可以用于医学领域中的药物释放、组织工程、生物降解支架和人工骨等，已经成为一种广泛应用的材料