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生物材料范文1
1．1數據來源
以中國知網(CNKI)的《中國科技成果數據庫》為數據源，采用“名稱+關鍵詞+成果簡介”的組合檢索策略，以“生物*醫用*金屬”、“生物*醫用*高分子”、“生物*陶瓷”、“生物*復合材料”、“生物*醫學*衍生物”為檢索詞，對2000－2010年間我國科技成果產出進行檢索與數據清洗，得到1772條題錄。
1．2方法
使用TDA、Excel2010和Origin等統計與繪圖軟件為分析工具，從科技成果計量分析的角度，對相關科技成果數量進行數值模擬與計算，研究我國尤其是中國科學院系統生物醫學材料科技成果的年度分布、科技成果產出機構分布等，并進行對比分析、描述和數據挖掘等深入研究。
2結果
2．1科技成果產出數量趨勢
我國生物醫學材料科技成果數量的縱向變化規律，反映了生物醫學材料的受關注程度和發展速度。2006－2009年是生物醫學材料科技成果的高峰時期，與我國的生物醫學材料技術研發投入主要分布在近5年即“十一五”相吻合。中國科學院系統在該領域的發展趨勢與全國基本一致。圖1我國生物醫學材料技術成果產出年度分布
2．2我國科技成果產出內容分析
統計結果表明，生物復合材料在近年發展最為迅猛，從2006年開始取得跨越式發展，至2010年累計取得411項成果;而醫用金屬(188項)、醫用高分子(177項)、生物陶瓷(189項)、生物醫學衍生物等材料(209項)的發展速度低于生物復合材料，比較平穩。統計結果顯示，從2000－2010年，中國科學院系統生物醫學材料科技成果也主要集中在生物復合材料方面，共計62項;其他4種生物醫學材料科技成果產出相對較少，分別為生物醫學衍生物37項，陶瓷材料31項，醫藥高分子32項，醫用金屬材料35項。
2．3科技成果產出地區分布
分析我國主要省市在生物醫學工程領域的科技成果產出，有助于挖掘不同地區間研發力量的差異，合理配置資源，進行深入研發。重點對我國北京市、上海市、江蘇省等7個省市進行了技術領域構成計量分析，結果發現各主要省市生物復合材料研發成果仍然占據主體，生物醫用金屬材料科技成果的產出以北京市、天津市與江蘇省較多，生物陶瓷技成果的產出以上江蘇省與湖北省較多，詳見圖2。表明這些省市在生物醫學工程某些關鍵材料的研究方面已占據先機。
2．4科技成果產出機構分析
2．4．1生物醫用金屬材料科技成果產出機構分析
醫用金屬材料是一類生物醫用的金屬和合金，是臨床應用最廣泛的植入材料，主要用于骨和牙等硬組織的修復和替換，心血管和軟組織的修復以及人工器官制造中的結構元件［5］。檢索結果顯示，2000－2010年間共有醫用金屬材料相關的科技成果278項，大部分科研機構只有零星的成果產出，只有少數機構多年來保持著可觀的科技成果產出?？萍汲晒麛盗颗琶?位的機構有中國科學院、南開大學、四川大學，分別完成科研成果36，12，6項;其他科研單位如浙江大學、上海交通大學、清華大學等成果數量達到5項;其他均少于5項。在中國科學院系統，山西煤炭化學研究所(5項)、金屬研究所(4項)在醫用金屬材料上也取得較多科技成果。表明我國各主要機構的生物醫用金屬材料技術科技成果數量不均衡。
2．4．2生物醫用高分子科技成果產出機構分析
醫用高分子材料是指在生理環境中使用的高分子材料［6－7］。2000－2010年間共檢索出醫用高分子材料相關的科技成果263件，科技成果數量排名前5位的是中國科學院、浙江大學、武漢大學、清華大學、江南大學，分別獲得科研成果32，8，5，5，5項，其成果數量占相關成果總數的21%;其他單位的成果數量均在5項以下。在中國科學院系統，醫用高分子材料科技成果數量排名前3位的是微生物研究所、上海藥物研究所、上海有機化學研究所，所獲成果數量分別是4，3，3項，這10項科技成果占中國科學院總產出量的31%。
2．4．3生物陶瓷科技成果產出機構分析
生物陶瓷包括精細陶瓷、多孔陶瓷、某些玻璃和單晶［8］。2000－2010年間共檢索到生物陶瓷相關的科技成果323項，多個科研機構在生物陶瓷研究中取得了較好的研究成果，科技成果在5項以上的機構有10個，其中中國科學院、武漢理工大學、清華大學、四川大學、上海交通大學分別完成科研成果33，18，13，11，10項，前5名機構成果數占總成果數的26%。在中國科學院院系統，生物陶瓷科技成果數量最多的有上海硅酸鹽研究所、過程工程研究所貢獻了20項科技成果，占中國科學院總產出量的65%。
2．4．4生物復合材料科技成果產出機構分析
生物復合材料是由兩種或兩種以上不同生物相容性優良的材料復合而成的生物醫學材料，可以最大限度地模仿人體組織與器官的功能，進而實現組織的修復與再生，是最有發展潛力和應用前景的組織與器官替代和修復材料［9］。2000－2010年間共檢索到生物復合材料相關的科技成果582項，可謂成果豐碩。多個科研機構取得了眾多成果，成果數量在10項以上的機構有9個，其中中國科學院、清華大學、四川大學、上海交通大學、暨南大學分別獲得63，24，18，17，13項，上述前5名機構的成果數占總成果數的23%。在中國科學院系統，生物復合材料科技成果數量排名前5位的是上海硅酸鹽研究所(12項)、長春應用化學研究所(8項)、生態環境研究中心(5項)、金屬研究所(5項)、蘭州化學物理研究所(4項)，總共貢獻了20項科技成果，占中國科學院總產出量的55%。
2．4．5生物醫學衍生物科技成果產出機構分析
生物衍生材料是經過特殊處理的天然生物組織形成的生物醫學材料。由于它具有類似天然組織的構型和功能，在人體組織的修復和替換中具有重要作用，主要用作皮膚掩膜、血液透析膜、人工心臟瓣膜等［10］。2000－2010年間共檢索到相關科技成果326項，獲得5項以上科技成果的機構10余個。其中排名前5名的是中國科學院、南開大學、中國海洋大學、武漢大學、中國藥科大學，分別獲得科研成果36，13，9，8，6項，累計成果數占總成果數的23%。中國科學院系統中，成果數量排名前5的是上海有機化學研究所(4項)、長春應用化學研究所(4項)、上海應用物理研究所(4項)、生物物理研究所(3項)、上海原子核研究所(2項)，總共貢獻了17項科技成果，占中國科學院總產出的46%。
生物材料范文2
開發實驗材料的渠道
實驗材料對于實驗確實非常重要，但是也有許多實驗通常不止一種可以取得良好實驗效果的材料，那我們在具體做實驗時又該怎么開發呢？是不是按部就班地沿用書本給出的材料就好了？其實不然，這樣做會大大降低學生做實驗的熱情，學生會覺得反正書上都有，就會懶得思考。這不利于培養學生的發散思維，在遇到實驗設計方面的練習時也缺乏想象力。其實開發實驗材料的渠道很多，只要具備實驗效果好，材料易得，成本低，量多，符合各地季節特性，安全可靠等都行。例如在做“滲透作用”實驗時，除了課本上用的玻璃紙，半透膜的材料完全可以讓學生自己去尋找。哪些材料可以代替膀胱膜同樣能取得良好的實驗效果呢？也許學生會給出很多答案，如動物膀胱膜、雞蛋殼膜，洋蔥的膜質鱗葉，魚鰾等，那不妨把這些材料都找出來試一試，學生就會發現自己的想法正確與否。還有觀察葉綠體的實驗，除了可以用苔蘚葉片，黑藻葉，還可以用新鮮蔬菜的葉片。因時制宜，花樣繁多，給學生足夠的選擇權和新鮮感。這樣做不僅加深了學生對實驗全過程的認識，提高了實驗效率，還可以培養學生的動手能力，使學生獲得一定的成就感，增加他們學習生物的興趣和熱情。
放手讓學生去處理實驗材料
選好適宜的實驗材料以后，還要進行正確的材料處理。但是在很多具體操作中，為了節省時間，實驗材料通常都是老師處理好的，學生只需要拿處理好的材料按既定的方法步驟進行實驗。這樣做的結果是到實驗結束，學生對實驗都沒有完整的印象，抑制了學生學習的主動性和思考的獨立性。而教學新理念下的課堂是以學生為主體的課堂，所以教師可以在處理實驗材料時加以引導，讓學生積極參與實驗過程。大學時，有一個印象深刻的梨果石細胞觀察實驗：到實驗室時，學生們看到的不是研磨好的梨果石細胞而是每人桌上的半個梨。老師說：“你們今天實驗的第一步是把面前的梨果肉吃掉，然后取下梨核近處的石細胞進行研磨。”當天的實驗一掃平時的肅靜氣氛，學生不僅更好更快地完成了實驗，還記憶深刻。其實中學生物的很多實驗材料也可以讓學生親自動手培養和處理。如觀察根尖分生區細胞分裂的實驗，可以提前幾天讓學生自己水培一些易于生根的種子，如小麥、玉米等。讓種子在學生眼皮下逐漸生根長大，用自己培養出的幼根做實驗。而在葉綠體中色素的提取和分離實驗中，新鮮菠菜上市的時間和做這個實驗的時間不符，學生可以自己選擇一些新鮮的綠葉蔬菜，研磨時可以做兩次，一次加二氧化硅，一次不加，來比較研磨的充分程度；濾液細線也可以讓學生自己去畫，濾紙邊角剪與不剪對實驗結果有什么影響等等。讓學生參與到實驗的細節中，親自處理實驗材料，既提高了他們的參與熱情，也加深了對實驗的印象和理解程度。
總之，選擇適宜的實驗材料和正確處理實驗材料是實驗成功的基礎，也是實驗成功的關鍵所在。而在準確達到實驗效果和實驗目的的前提下，最大限度地讓學生參與進來，通過對實驗材料的正確選擇和處理來增加學生的實踐操作能力和思維發散能力非常重要，而且對源于實驗基礎上的生物學教學和學習都大有裨益。（本文作者：田芳單位：安徽省懷遠縣雙橋中學）
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[關鍵詞] 殼聚糖；生物材料；藥物釋放；敷料
[中圖分類號] R318 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-0742（2013）05（b）-0012-03
殼聚糖最早被發現是在1859年，Rouget[1]通過對甲殼素脫乙?；玫?，甲殼素廣泛存在于昆蟲骨骼、蝦蟹殼類以及真菌體內。殼聚糖是半合成有機高分子，具有獨特的化學結構，因其具有良好的生物相容性、可降解、生物安全性以及低毒性，被廣泛的應用于生物醫藥領域，該文旨在綜述殼聚糖在生物組織工程、藥物釋放載體和醫用敷料方面的應用。
1 殼聚糖在生物組織工程方面的應用
最早提出生物組織工程概念是美國科學家langer和Vacanti[2]，并與20世紀90年代初將其定義為研究開發具有修復、替代人體器官組織的生物醫用裝置的生命科學工程技術。組織工程包括人體的硬組織和軟組織，硬組織如骨科、牙齒類，軟組織如血管、肝臟器官等。需找一種理想的材料作為生物組織替代物是工程學研究的一個重要課題。做為一種理想的材料，應具備以下幾點：①具有良好的生物相容性；②高的生物活性；③一定的強度； ④ 生物可降解性。
尚佳健[3]等人研究殼聚糖作為乳牙活髓切斷蓋隨劑的作用效果，得出的結論是殼聚糖蓋髓后牙本質橋的形成早、速度快，且不引起淺表牙髓組織的壞死，有較高的臨床應用前景。
羥基磷灰石是骨組織的主要成分，具有良好的生物相容性，但是其脆性較大不易加工，致使不能單獨應用于骨組織修復，將其與殼聚糖復合不僅能克服上述缺點，還能增加許多特殊功能，陸鈺[4]等人采用共沉淀和粒子瀝濾法成功制備了多空羥基磷灰石-殼聚糖支架，植入大鼠股部肌袋模型內，結果顯示羥基磷灰石-殼聚糖復合多孔支架具有異位成骨能力。
皮膚軟組織的研究一直都是各個國家研究的重點，對此相關的研究報道不甚枚舉，例如膠原蛋白、透明質酸、纖維蛋白、聚丙烯酰胺水凝膠等等，但是他們都具有某種缺點，有的組織反應較重、有的降解速度較慢、有的沒有生物活性或者沒有強度，殼聚糖克服了上述的缺點，成為軟組織材料研究的新寵，Yeh[5]等人合成了殼聚糖纖維素培養支架，將其接枝三聚磷酸鈉和聚甲基丙烯酸甲酯，最后涂覆明膠和血旺細胞及成纖維細胞，兩種細胞都粘附在殼聚糖表面，在24 h后快速增長，表明殼聚糖能夠為許多組織提供細胞生長支架。
2 殼聚糖在藥物釋放方面的應用
注射藥物和口服藥物其利用率相當低，主要是因為藥物在到達病變部位，有效成分被體內其它部位消耗，不僅降低藥物的利用率，還有可能對其它部位早成極大的副作用，因此研究高效的緩釋材料也是各個國家科研工作者的重點。作為藥物緩釋材料必須具備以下幾點：①具有良好的生物相容性；②可降解性；③無毒無害不致敏；④能夠有效包載藥物；⑤具有緩釋功能，殼聚糖完全具備上述特點，并且殼聚糖含有活性氨基，易于被改性，成為藥物緩釋材料的主要研究對象，具體工藝見圖1。
E. Lee， J[6]等人使用琥珀酸將低分子量殼聚糖與PTX連接起來，制備成微球，通過口服輸送。結果顯示，使用微球輸送PTX比單純口服PTX具有更好的療效，通過微球可以避免PTX與胃腸道和肝臟代謝的細胞色素P450的接觸，降低了PTX的損耗。
由于殼聚糖是一種親水性陽離子多糖，通過化學交聯殼聚糖骨干上的活性氨基很容易制備成自組裝納米微球（見圖2），納米微球可以再血液中長時間循環，不會吞噬細胞，接枝目標配體，微球可以很容易沉積在指定的病變部位，得到充分的治療。Kim[8]等人使用乙二醇對殼聚糖改性，使用碳二亞胺將膽汁酸接入乙二醇殼聚糖骨架上，使得殼聚糖具有較強的親水性。結果發現，乙二醇和膽汁酸對微球的尺寸、電勢和外貌具有很大的影響。在水溶液中可以保持1周時間，臨界聚集濃度低于低分子量的表面活性劑，動物實驗研究表明，該微球在血液中能夠長時間循環，將微球載入阿霉素、紫杉醇、多西他賽等抗癌藥物治療腫瘤時，表現出較好的治療效果和輸送能力。
3 殼聚糖在醫用敷料方面的應用
傷口愈合是一個非常復雜的工程，涉及到細胞分子、生理和生物過程。在傷口表面立即覆蓋敷料是必要的措施，敷料有利于急性、慢性和嚴重性傷口的修復和愈合，預防感染。殼聚糖不僅滿足了傷口敷料所需要具備的條件（見圖3），而且在傷口修復方面具有優異的特性，使得很多研究人員將殼聚糖作為人工皮膚的替代物。
Lu[11]等人將殼聚糖膜放入75%的乙醇溶液中過夜滅菌，將滅菌好的殼聚糖膜在紫外線下照射1 h，再放入納米銀溶液中，保持溫度為4℃ 12 h，使得Ag與殼聚糖氨基充分結合，得到0.35%W/W納米銀殼聚糖傷口敷料，AFM和SEM證實納米銀穩定的固定在殼聚糖膜表面，無菌和熱源性測試表面材料是安全的，將Ag-殼聚糖膜、Ag-磺胺嘧啶和殼聚糖分別放置于深II度創傷的老鼠身上（見圖4），結果發現Ag-殼聚糖傷口敷料明顯優于Ag-磺胺嘧啶，治愈時間分別是13.51 d、17.45 d和45 d，Ag-殼聚糖能夠生成一系列皮脂腺的上皮組織，而Ag-磺胺嘧啶沒有生成，在手術后的13 d，Ag在血液中的濃度是正常的5倍，到第45天，肝腎腦中銀含量也顯著增加，這歸功于銀離子獨特的抗菌活性，研究還證實，納米銀的抗菌活性遠高于金屬銀，術后感染率也是相當的低。
生物材料范文4
畢業實習是大學生大學學習階段的重要實踐環節，它是與今后的職業生活最直接聯系的，我們學生在生產實習過程中將完成學習到就業的過渡，因此實習活動是培養技能型人才，實現培養目標的主要途徑。它不僅是校內教學的延續，而且是校內教學的總結?？梢哉f，沒有生產實習，就沒有完整的教育。作為新世紀的大學生，在注重理論知識學習的前提下，首先要提高生產實習管理的質量。生產實習教育教學的成功與否，關系到學校的興衰及我們的就業前途，也間接地影響到現代化建設。
二、公司概況
這個學期，我們實驗室的全體同學在專業老師的帶領下，去到了XX市佳宜酶制劑新技術有限公司和位于東麗開發區的“春發”兩個公司進行了實習。佳宜酶制劑新技術有限公司擁有國內權威的生物發酵技術專家和高級專業人員，技術力量強、組織結構精、運行效率高。春發公司更是行業中的佼佼者。通過在這兩家公司的實習，讓我學到了很多書本上學不到，但又對我今后的發展至關重要的很多有用的知識。比如酶制劑的生產流程，如何對香精產品進行檢測等等。
我國酶制劑的主要應用領域是食品工業，全世界食品工業用酶約占總量的60％，我國更高達85％以上。酶制劑對我國食品工業的技術進步做出過突出貢獻：在啤酒生產中采用淀粉酶的新型輔料液化工藝以及復合酶制劑的應用對提高我國啤酒的產量和質量有重要意義；在玉米深加工領域，采用耐高溫淀粉酶和糖化酶的“淀粉噴射液化”技術以及“雙酶法”糖化技術全面帶動了我國淀粉糖、味精、檸檬酸等生產工藝的改革。近年來，蛋白酶、果膠酶、纖維素酶等在果酒、果汁、調味品、烘焙、肉制品、中藥有效成分提取以及多肽保健品生產中的應用也都取得較大的進展。
天津佳宜酶制劑新技術有限公司是以生產酶制劑為主，其產品科技含量高、附加值高。產品主要應用于：白酒釀造、果汁加工、草藥提取、生物飼料、煙草、啤酒及紡織等行業，前景廣闊。該產品以及添加成本低廉、使用效果顯著的優勢。
天津春發食品配料有限公司是生產調味香精的專業化大型企業。公司一貫堅持“以人為本”和“技術與質量興企”，在短短的幾年中，迅速發展成為國內調味香精領域的龍頭企業。公司采用先進的技術和工藝，成功地實現了香精產品味感上的突破，達到香氣與香味的相互協調和補充，使香精產品有了質的飛躍。公司還通過設置駐處辦事機構，及時地和顧客溝通，了解需求，形成了集銷售和服務于一體的完善的營銷體系。目前，“春發”調味香精有200余種產品，暢銷全國三十多個省市?！熬媲缶⒂啦粷M足”是春發公司的企業精神，“誠信、求實”是春發公司的經營理念。
三、公司產品及工藝設備
佳宜酶制劑新技術有限公司其主要產品包括果膠酶、纖維素酶、半纖維素酶等工業、食品工業用酶制劑，廣泛應用于白酒、啤酒釀造、果汁加工、草藥提取、煙草、飼料及紡織等行業。
纖維素酶是一組由纖維素酶、半纖維素酶、果膠酶、淀粉酶等構成的酶系。可有效地降解各類天然纖維素類物質。通過復配技術后被廣泛應用于飼料、織物水洗、草藥加工、生麻軟化、秸稈處理等領域。食品工業級的產品還可用于果蔬汁加工、煙草加工、釀造、白酒、啤酒、營養保健品等行業。具有添加量少、效率高、作用溫和、節能、無污染等優點。而復合型精制果膠酶，以果膠酶為主，還含有多聚半乳糖醛酸酶、纖維素酶、半纖維素酶、酸性淀粉酶、蛋白酶等酶種，可有效地分解果汁中的果膠、纖維素、半纖維素淀粉等為單糖或寡糖，在提高營養價值的同時降低果汁的黏度，提高澄清度，以利于工業化加工。該產品在干燥成型時吸附于膨化的植物蛋白，使終端蛋白產品載體不溶解，有效物易浸出且不存留于被加工產品中，不阻塞過濾膜，活力穩定，溶液助懸性強，解決了國內同類產品的相應弊端。
在這次我在實習過程中還了解了大體的酶制劑的生產流程，大約分以下幾個步驟:
1．發酵：首先菌種在本地的實驗室中進行擴大培養，之后會將菌種接種到大型的發酵罐中進行逐級放大的分批培養，在發酵過程中，微生物被培植在大型不銹鋼罐里，加以必須的空氣和養分。這些微生物非常特殊，是有諾維信實驗室經多年研發得到的。由于是由人工修飾而得到得菌種，所以其對自然環境得適應能力非常查。為了保證完全的無菌，整個發酵過程由計算機自動控制，以保證最適合微生物生長的條件。在發酵罐中生長一段時間后，會產生大量得菌液，這些液體就會通過管道運往下一個車間即提取車間。
2．提?。禾崛∵^程的主要目的是從發酵液中分離和純化酶，需要經過許多過濾和濃縮步驟，包括真空過濾和先進的膜過濾，以保證高效分離和純化。此過程已經把菌體都過濾掉了，所需要的有效成分都在液相里。對于液體酶，還要通過標化步驟使酶制劑標準化和穩定化。在提取過程中，嚴格的gmp控制和良好的設備清潔為生產高質量酶制劑產品提供了有力保障。提取過后會生產出液態酶，如果要生產固態酶，則液體會流向下一個造粒車間。
3．造粒：分離、純化后的液體酶經過最后一道工序—造粒，便成為可自由流動、無粉塵、使用安全、方便的固體顆粒酶。這一諾維信專有技術支持的工藝過程采用多種先進的造粒技術，如混合器造粒和流化床造粒。固體粒狀酶制劑主要是應用在洗滌劑的生產過程中。
公文易文秘資源網范文大全公文寫作圖書評論免費論文全國法規地方法規節日材料工作總結工作計劃講話稿演講稿部門建設晚會活動黨團工作報告匯報匯報體會文秘基礎時政熱點部門材料行政后勤個人鑒定春發公司公司是國內最早開發生產方便面湯料用調味香精的專業企業。產品有四種劑型（粉末、油狀、水狀和膏狀）、五大系列（牛肉、豬肉、雞肉、海鮮及蔬菜），其中牛肉、豬肉、雞肉系列調味香精的主體風味又可分成紅燒、燉煮、炸烤三大類。方便面調味香精是以天然畜禽肉、骨、脂肪為原料，經預處理、酶解技術、美拉德反應及調香后形成的肉質感強、有特征風味的產品。為適應餐飲業、家用調味品及膨化食品的調味需求，公司還研制生產了豬肉、雞肉、牛肉三大類熱反應肉粉和以相應的熱反應物為基礎、經調香后的產品。
春發公司憑借著與美商合資的良好時機，引進新技術、新原料、新觀念，廣招賢才，加大投入，采用國際先進技術，開展了超臨界萃取和微膠囊等基礎技術的開發和應用，加強美拉德反應的深入研究和改進，設計安裝了反應香基生產線，引進了大型噴霧干燥設備，建成了粉狀香精生產線、油質香精生產線和水質香精生產線。
春發公司給我最深刻的印象是作為香精行業的龍頭企業，公司時刻注意著要把好質量關，作好模范帶頭作用。公司有一個食品安全檢測實驗室以達到了cnas標準，這在同類企業中是絕無僅有的，同時也是公司的立足之本。該實驗室分為天平室，樣品室，調香室，微生物檢測室等多個標準要求嚴格的實驗室。同時每一個從這個實驗室通過的樣品，都會被留下一部分樣品，作到生產的每一步都有據可依，有樣可查。這就更加保證了產品的安全度。
四、心得體會
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生物可降解高分子材料是指在一定的時間和一定的條件下，能被微生物或其分泌物在酶或化學分解作用下發生降解的高分子材料。
生物可降解的機理大致有以下3種方式：生物的細胞增長使物質發生機械性破壞；微生物對聚合物作用產生新的物質；酶的直接作用，即微生物侵蝕高聚物從而導致裂解。一般認為，高分子材料的生物可降解是經過兩個過程進行的。首先，微生物向體外分泌水解酶和材料表面結合，通過水解切斷高分子鏈，生成分子量小于500的小分子量的化合物；然后，降解的生成物被微生物攝入人體內，經過種種的代謝路線，合成為微生物體物或轉化為微生物活動的能量，最終都轉化為水和二氧化碳。
因此，生物可降解并非單一機理，而是一個復雜的生物物理、生物化學協同作用，相互促進的物理化學過程。到目前為止，有關生物可降解的機理尚未完全闡述清楚。除了生物可降解外，高分子材料在機體內的降解還被描述為生物吸收、生物侵蝕及生物劣化等。生物可降解高分子材料的降解除與材料本身性能有關外，還與材料溫度、酶、PH值、微生物等外部環境有關。
2、生物可降解高分子材料的類型
按來源，生物可降解高分子材料可分為天然高分子和人工合成高分子兩大類。按用途分類，有醫用和非醫用生物可降解高分子材料兩大類。按合成方法可分為如下幾種類型。
2.1微生物生產型
通過微生物合成的高分子物質。這類高分子主要有微生物聚酯和微生物多糖，具有生物可降解性，可用于制造不污染環境的生物可降解塑料。如英國ICI公司生產的“Biopol”產品。
2.2合成高分子型
脂肪族聚酯具有較好的生物可降解性。但其熔點低，強度及耐熱性差，無法應用。芳香族聚酯(PET)和聚酰胺的熔點較高，強度好，是應用價值很高的工程塑料，但沒有生物可降解性。將脂肪族和芳香族聚酯(或聚酰胺)制成一定結構的共聚物，這種共聚物具有良好的性能，又有一定的生物可降解性。
2.3天然高分子型
自然界中存在的纖維素、甲殼素和木質素等均屬可降解天然高分子，這些高分子可被微生物完全降解，但因纖維素等存在物理性能上的不足，由其單獨制成的薄膜的耐水性、強度均達不到要求，因此，它大多與其它高分子，如由甲殼質制得的脫乙?；嗵堑裙不熘频?/p>
2.4摻合型
在沒有生物可降解的高分子材料中，摻混一定量的生物可降解的高分子化合物，使所得產品具有相當程度的生物可降解性，這就制成了摻合型生物可降解高分子材料，但這種材料不能完全生物可降解。
3、生物可降解高分子材料的開發
3.1生物可降解高分子材料開發的傳統方法
傳統開發生物可降解高分子材料的方法包括天然高分子的改造法、化學合成法和微生物發酵法等。
3.1.1天然高分子的改造法
通過化學修飾和共混等方法，對自然界中存在大量的多糖類高分子，如淀粉、纖維素、甲殼素等能被生物可降解的天然高分子進行改性，可以合成生物可降解高分子材料。此法雖然原料充足，但一般不易成型加工，而且產量小，限制了它們的應用。
3.1.2化學合成法
模擬天然高分子的化學結構，從簡單的小分子出發制備分子鏈上含有酯基、酰胺基、肽基的聚合物，這些高分子化合物結構單元中含有易被生物可降解的化學結構或是在高分子鏈中嵌入易生物可降解的鏈段?；瘜W合成法反應條件苛刻，副產品多，工藝復雜，成本較高。
3.1.3微生物發酵法
許多生物能以某些有機物為碳源，通過代謝分泌出聚酯或聚糖類高分子。但利用微生物發酵法合成產物的分離有一定困難，且仍有一些副產品。
3.2生物可降解高分子材料開發的新方法——酶促合成
用酶促法合成生物可降解高分子材料，得益于非水酶學的發展，酶在有機介質中表現出了與其在水溶液中不同的性質，并擁有了催化一些特殊反應的能力，從而顯示出了許多水相中所沒有的特點。
3.3酶促合成法與化學合成法結合使用
酶促合成法具有高的位置及立體選擇性，而化學聚合則能有效的提高聚合物的分子量，因此，為了提高聚合效率，許多研究者已開始用酶促法與化學法聯合使用來合成生物可降解高分子材料
4、生物可降解高分子材料的應用
目前生物可降解高分子材料主要有兩方面的用途：（1）利用其生物可降解性，解決環境污染問題，以保證人類生存環境的可持續發展。通常，對高聚物材料的處理主要有填埋、焚燒和再回收利用等3種方法，但這幾種方法都有其弊端。（2）利用其可降解性，用作生物醫用材料。目前，我國一年約生產3000多億片片劑與控釋膠囊劑，其中70%以上是上了包衣的表皮，其中包衣片中有80%以上是傳統的糖衣片，而國際上發達國家80%以上使用水溶性高分子材料作薄膜衣片，因此，我國的片劑制造水平與國際先進水平有很大的差距。國外片劑和薄膜衣片多采用羥丙基甲纖維素，羥丙纖維素、丙烯酸樹脂、聚乙烯吡咯烷酮、醋酸纖維素、鄰苯二甲酸醋酸纖維素、羥甲基纖維素鈉、微晶纖維素、羥甲基淀粉鈉等。
參考文獻：
生物材料范文6
【關鍵詞】生物包裝材料；可降解；污染；環保
塑料制品具有不透氣、不透水、耐酸堿、質量輕等特點和較高的強度、耐用度以及價格低廉等優點，從而成為包裝業使用最為廣泛的一種材料[1]。除生產企業外，零售商、農貿市場乃至街頭巷尾的快餐攤點莫不以塑料袋、發泡塑料盒作為主要包裝物。這些制品約有一半廢棄在環境中，一般需要200年才能降解。另一類大量使用的包裝材料是紙塑制品，這些紙塑制品使用后也大部分丟棄于環境中，即使在微生物的作用下，也需要80年才能夠降解。這種難降解的塑料制品被丟棄于環境中所造成的嚴重后果是資源的巨大浪費和環境污染。
針對這一現狀，科學家們提出了“環境包裝”的概念，這種材料既要追求良好的使用性能，又要深刻認識到自然資源的有限性和盡可能降低廢棄物排放量，并在材料的提取、制備、使用直到廢棄與再生的整個過程中都盡可能地減少對環境的影響，是一種充分考慮到環境、生態和資源等因素的材料。這種材料具有節約資源、減少污染、對生態影響小、可再利用、可降解的特點[2]。
近年來，世界各國相繼開發出一些降解塑料、生物材料，對各國包裝材料行業的發展起到了很大的推動作用。而降解塑料（主要是在塑料中加入淀粉、纖維素、光敏劑、生物降解劑等添加劑）存在消耗大量糧食、不能消除視覺污染等缺點，而且塑料微料的存在使其在土壤中降解速度較慢，不能及時回收利用[3]。因此，降解塑料的應用前景具有局限性，最有開發潛力的是生物包裝材料。
1、生物包裝材料的分類
淀粉作為天然高分子物質，來源豐富，價格便宜。在微生物作用下分解為葡萄糖，最后代謝為水和二氧化碳，是一種取之不盡的可再生資源[4]。
天然植物纖維同樣也是符合可持發展要求的可再生資源，它是地球上最豐富的碳水化合物。在自然界中可被微生物分解酶降解，作為植物或微生物營養源而被攝取[5]。
甲殼質是甲殼素和殼聚糖的統稱[6]，大量存在于低等動物特別是節肢動物（如蟹、蝦、昆蟲等）的甲殼中，甲殼質纖維是自然惟一帶正電荷的陽離子天然纖維。每年全球生物合成的甲殼素高達數百億噸，產量僅次于天然纖維素，是地球上第二大生物高分子資源[7-8]。
2、生物包裝材料的應用
近年來，人們以天然生物材料制作包裝原材料，或從天然生物材料中提取制作包裝材料的原料，研制新的生物包裝材料，這些生物包裝材料一經問世，便顯示出其強大的生命力。
2.1淀粉基生物包裝材料
近年來，改性淀粉的生物降解或可溶性的降解塑料，已成為淀粉基材料研究開發的熱點。淀粉基材料可用作油炸快餐食品的包裝、一次性食品用袋和紙包裝的外層膜等。
淀粉基聚乙烯醇是淀粉基包裝材料的典型代表。它在制膜前對淀粉進行處理，也就是在擠壓機中進行“無序和塑化”或進行化學改性，加入一定量的增塑劑淀粉，再與聚乙烯醇或聚乙酸內酯共混可得到透明的膜。膜中的淀粉部分會生物降解，剩余部分在堆積過程中降解。淀粉-聚乙烯醇膜有中等阻氣性能，機械性能比合成多聚物的膜差一些，可在食品一次性用袋方面代替低密度聚乙烯包裝。實驗表明，淀粉基材料對微生物的生長沒有促進作用，并且包裝外的細菌不會透過而進入包裝內，說明淀粉基材料具有長期包裝的潛力。
玉米是一種美味又有營養的淀粉食物，還被廣泛用于制造甜味劑和動物飼料。隨著技術的進步，將玉米中的糖分提煉出來，經過發酵、蒸餾、萃取，得到制造塑料和纖維的基礎材料，基礎材料再被加工成直徑只有4.57mm的聚交酯（PLA）細微顆料。最后，這些小顆料被制成包裝袋、泡沫塑料或餐具。
2.2纖維素合成材料的應用
纖維素是多羥基葡萄糖聚合物，經過特定的物理和化學改性后具有不同的功能特點，可以粉狀、片狀、膜狀、纖維以及溶液等不同形式出現，它同時具有價廉、可降解和不污染環境等優點。因此，用纖維素開發的功能材料極具靈活性并有廣泛的應用。
用纖維素合成的各種生物降解材料，由于其大分子鏈上有許多羥基，具有較強的反應性能和相互作用性能，因此，這類材料加工工藝比較簡單，成本低，加工過程無污染；能夠被微生物王全降解；纖維素材料本身無毒，可得到廣泛應用。由于纖維素分子間有強氫鍵，取向度、結晶度高，不溶于一般溶劑，因此不能直接用來制作生物降解材料，必須對其改性。纖維素改性的方法主要有酰化、醚化以及氧化成醛、酮、酸等。
用稻草加工成的稻草板，具有節能、保溫、隔熱、隔音等功能，透氣性好，沖擊強度高，且防水和抗震性明顯高于傳統材料制品；另外，稻草板用作包裝材料，其單位質量是同體積紙板材料的1/10，具有明顯的優勢。
除了稻草外，國內還利用其它草漿為主要原料，開發出一次性餐具專用紙板。采用化學助劑優化應用技術提高草漿質量，保證草漿接近制造餐具紙板的各項物理性能，表面又進行了適合于食品包裝的加工處理，使成品具有抗熱水、不滲漏、不分層、抗油及熱封等功能。
2.3蛋白質膜材料
用植物蛋白質制得的膜盡管不是完全疏水的，但有較好的阻濕性能和阻氧性能，并可擠壓成型；其阻氧性受環境濕度影響較大，可在成膜時與脂質復合，提高阻氧穩定性，以應用與提高含油量食品的儲藏。
小麥面筋蛋白膜已用來涂布油炸花生和炸雞，這種膜有合適的阻氧性能，但對二氧化碳卻有充分的通透性，適合于需要呼吸作用的新鮮產品，并且對芳香物質透過率是低密度聚乙烯膜的1/10，有利于保存食品風味。
動物來源的蛋白質用于制膜主要用膠原蛋白、乳清蛋白和酪蛋白。膠原蛋白膜是應用較多的可食性蛋白膜，低濕度下阻氧性好，以作為香腸的腸衣廣泛使用；乳清蛋白膜可減少氧氣的透過，與乙酚單甘油酯復合涂布與冷凍大馬哈魚與焙烤花生上可明顯降低其氧化速度，也可將少早餐食品中的水分遷移；酪蛋白與脂肪的復合膜可應用與新鮮蔬菜、干果、凍雨的保藏，能夠減少水分遷移和油脂氧化。
2.4甲殼素及殼聚糖復合材料
用甲殼素加工制備的包裝材料，有良好的透氣性能，吸水保濕性也好。該材料還具有較好的化學穩定性、耐光性、耐藥品性、耐油脂性、耐有機溶液性、耐寒性等，其穩定性優于紙張。由于甲殼素來源于生物體結構物質，與人體細胞有很強的親和性和生物相溶性，可被體內的酶分解而吸收，對人體無毒性和副作用，能有效地保護人體免受自然界的微輻射、重金屬離子等對皮膚的侵害，可用于制造紡織品。
通過對甲殼素和殼聚糖進行化學修飾與改性，來制備性能獨特的衍生物，已經成為當今世界應用開發的一個重要方面。目前，國際上應用甲殼質及其衍生物制備的海洋生物材料高科技產品不斷推出，應用產品已達五百種以上。美國、日本、意大利、挪威、印度和韓國等國相繼建立甲殼素殼聚糖生產廠，其中日本和美國是主要生產國家，同時又是主要的消費國。
2.5其它生物包裝材料
英國科學家從制作生物聚合物的細菌中，提取了3種能產生塑料的基因，再轉移到油菜的植株中，經過一段時期便產生一種聚合物液，再經提煉加工后，便可得到一種油菜塑料。用這種塑料加工制成包裝材料或小兒尿布，棄后能自行化解，無污染殘物。目前因為從微生物中提取多聚物成本很高而不能廣泛使用，如果能通過擴大生產規模、改變工藝來降低成本，這將是一種很具潛力的多聚物。
巴西開發出一種新的環保物質“生物泡沫塑料”，可取代現有泡沫塑料。新物質的70%是由粟米、大豆和蓖麻的油制品提煉而成，而石油成分僅占30%。生物泡沫塑料可用作輕型包裝材料，不到兩年內化解在大自然中。
在我國，新型生物包裝材料的研制也取得了一定的成果。如湖北武漢富拓環保包裝材料公司和武漢金豐環保塑料公司，已經掌握了將變質糧食加工成防震減壓包裝材料的技術，不僅為我國變質糧找到了出路，也成功地探尋了包裝材料替代之路。此外，他們還能夠將甘蔗渣、麥草和廢報紙等加工成金黃色、橘黃色、淺灰色等各種各樣的防震減壓包裝材料。經檢驗表明，這種材料的性能不比發泡塑料遜色，目前只需在減輕重量方而做進一步研究。
