臺(tái)立民,姜 瀅,馮思靜

(1.遼寧工程技術(shù)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,遼寧阜新123000;2.遼寧工程技術(shù)大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院,遼寧阜新123000)

聚羥基烷酸酯
——一種應(yīng)用廣泛的生物降解聚合物

臺(tái)立民1,姜 瀅1,馮思靜2

(1.遼寧工程技術(shù)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,遼寧阜新123000;2.遼寧工程技術(shù)大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院,遼寧阜新123000)

綜述了聚羥基烷酸酯(PHA s)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥等不同領(lǐng)域中的應(yīng)用狀況。工業(yè)應(yīng)用包括生產(chǎn)各類工業(yè)品、包裝物和處理工業(yè)廢水等;醫(yī)藥應(yīng)用包括制作各類醫(yī)療器件和進(jìn)行藥物緩釋釋放等;農(nóng)業(yè)應(yīng)用包括生產(chǎn)農(nóng)用薄膜、進(jìn)行農(nóng)藥緩釋和作物固氮等。此外,通過將PHAs與碳納米管、蒙脫土等材料復(fù)合,可制成具有特殊應(yīng)用性能的納米復(fù)合材料。

聚羥基烷酸酯;生物降解;聚合物

0 前言

PHAs是一類在養(yǎng)料貧乏而碳源豐富的條件下,在大多數(shù)細(xì)菌內(nèi)部將碳和能量以不溶包涵體形式進(jìn)行存儲(chǔ)而得到的物質(zhì),是一種無毒的、具有生物適配性和降解性的熱塑性生物基聚合物。PHA s通常具有較高的聚合度和結(jié)晶度、良好的光學(xué)活性和全同立構(gòu)規(guī)整度,不溶于水且具有壓電性能。第一種PHA類包涵體聚羥基丁酸酯(PHB)于20世紀(jì)20年代由M aurice Lemoigne首先在巴黎的巴斯德研究所觀察到[1]。1973年,Dawes[2]在一篇科研綜述中對(duì)微生物組織中能量存儲(chǔ)聚合物的作用和調(diào)節(jié)進(jìn)行了敘述,從此PHB便被廣泛地視作類似于淀粉和糖原的細(xì)菌存儲(chǔ)材料。20世紀(jì)80年代末,通過對(duì)PHB的進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),幾乎所有類型的羥基烷酸酯(HA)都可合成為細(xì)菌聚酯,從而引發(fā)了對(duì)HA的研究熱潮,最終發(fā)現(xiàn)了4-HA、5-HA等其他HA及其衍生物。目前,各類已發(fā)現(xiàn)的HA已不計(jì)其數(shù)。為了便于對(duì)這類細(xì)菌存儲(chǔ)類聚合物進(jìn)行劃分,用PHA s這一更為通用的名稱來包括所有這類HA聚合物。已有研究發(fā)現(xiàn),不同的微生物,利用不同的合成底物,再通過不同的合成途徑,可以積聚不同結(jié)構(gòu)和數(shù)量的PHA s。而通過改性,可令PHA s具有特定的應(yīng)用性能。

隨著全球環(huán)境問題的日趨嚴(yán)重,“白色污染”成為困擾各國政府的問題之一。PHA s作為一類可完全生物降解的聚合物,成為人們研究和關(guān)注的焦點(diǎn)。近年來,各國科學(xué)家對(duì)PHA s的生物合成進(jìn)行了積極探索,進(jìn)展頗豐,隨之而來的便是對(duì)其應(yīng)用性能的進(jìn)一步研究。PHA s的優(yōu)異特性使其在工業(yè)、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、復(fù)合材料等諸多領(lǐng)域都有出色的表現(xiàn)。本文對(duì)PHAs這一生物降解聚合物近年的發(fā)展進(jìn)行了概述,著重介紹了其應(yīng)用領(lǐng)域的研究進(jìn)展。

1 PHAs的合成

PHAs的化學(xué)結(jié)構(gòu)如圖1所示,其中單體長度為3～15個(gè)碳不等,主要取決于側(cè)基R的大小。

圖1 PHAs的結(jié)構(gòu)Fig.1 Structure of PHAs

PHAs的合成方法可分為生物法和化學(xué)法?；瘜W(xué)合成法由于成本較高,目前已基本不采用。而生物合成法又可分為細(xì)菌合成法和基因合成法。由于PHA s是許多細(xì)菌在營養(yǎng)不平衡的條件下合成的細(xì)胞內(nèi)能量和碳源貯藏性物質(zhì),因此細(xì)菌合成仍是目前研究的重點(diǎn),微生物種類、合成底物與合成途徑都對(duì)PHA s的合成起關(guān)鍵作用。目前,各國科學(xué)家都在嘗試各種組合方法以取得更好的實(shí)驗(yàn)效果。

隨著轉(zhuǎn)基因技術(shù)的日趨成熟,人們又把目光投向轉(zhuǎn)基因植物。如果將細(xì)菌合成路徑引入植物后,利用二氧化碳為碳源,太陽能為能源對(duì)PHA s進(jìn)行合成,就可大幅降低生產(chǎn)成本[3]。因此基因合成法是最具發(fā)展前景的合成方法。

2 PHAs的應(yīng)用

2.1 工業(yè)應(yīng)用

PHAs有著廣泛的工業(yè)用途。德國Biomer公司[4]生產(chǎn)的PHB聚合物顆粒可用來制作梳子、鋼筆和子彈等物品,雖然其最終產(chǎn)品非常堅(jiān)硬,能在-30～120℃較寬的溫度范圍內(nèi)使用,但在自然環(huán)境中只需2個(gè)月便能降解。清華大學(xué)聯(lián)合其他單位開發(fā)生產(chǎn)的3-羥基丁酸酯與3-羥基己酸酯共聚物[P(HBHH x)]能用于生產(chǎn)無紡布、黏合劑、軟包裝、合成紙和醫(yī)療器材等[5]。目前,PHA s可以在適宜條件下生產(chǎn)強(qiáng)度和伸長率都較高的可降解纖維織物與薄膜,通過對(duì)其進(jìn)行改性可以獲得性能更為優(yōu)異的產(chǎn)品。PHA乳膠可以覆蓋于紙張或紙板表面,使其具有防水功能,因此可以取代那些不可降解的鋁箔層[6]。

由于PHB的性能與聚丙烯相似,因此其在食品包裝方面用途最廣,但其硬度和脆性稍大。羥基丁酸酯-戊酸酯共聚物(PHBV)的硬度和韌性略弱,更適合用作食品包裝,其能夠在5～6周內(nèi)在活性微生物環(huán)境中完全降解,釋放出二氧化碳和水[7],這在一定程度上也彌補(bǔ)了其價(jià)格高的不足。美國Metabolix公司生產(chǎn)了一種由PHB和其他PHA s共混而成的彈性體,這種彈性體經(jīng)美國食品與藥品管理局(FDA)批準(zhǔn)可用于食品添加劑的生產(chǎn)[4]。

PHA s還能幫助消耗生活與工業(yè)廢物。都柏林大學(xué)的一支研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種新方法,能將聚苯乙烯(PS)廢料轉(zhuǎn)化成PHA s。他們首先將PS在流化床反應(yīng)器中通過高溫分解轉(zhuǎn)化為苯乙烯油。這種苯乙烯油由82.8%的苯乙烯和少量其他芳香化合物組成。當(dāng)把苯乙烯油用作惟一碳源時(shí),惡臭假單胞菌CA-3就會(huì)將苯乙烯油轉(zhuǎn)化為中鏈長PHA。一些研究人員認(rèn)為高溫分解仍是一個(gè)需要能量的過程,并且會(huì)產(chǎn)生有害廢物,因此該轉(zhuǎn)換過程并非沒有缺點(diǎn)。但從另一方面講,該工藝又可以說是消耗廢棄PS的最有效和最佳的路線[8-9]。同樣,PHA s幾乎可以在任何富含碳源的廢料廢水中培養(yǎng),這也為處理生活垃圾和工業(yè)廢料提供了一條新路。

近幾年,科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)某些PHA s還具有出色的吸油功能,使其用途得到進(jìn)一步擴(kuò)展。PHA s在這方面最有可能的用途是用作面部和皮膚護(hù)理用吸油面巾紙。由于PHA s可在環(huán)境中完全降解,它還可以用來專門收集廢水中的殘油[10]。Metabolix公司與ADM公司的合資企業(yè)Telles生產(chǎn)的PHA s產(chǎn)品Mirel生物塑料是目前惟一滿足Vincotte OK生物可降解水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的高性能熱塑性塑料。日前,Telles公司售出了首批商用Mirel生物塑料,專門用于滯留廢水的回收處理。此外,由于PHA s在環(huán)境中的濃度與污染程度有一定聯(lián)系,因此還可以用作生物污染指示劑,用于環(huán)境的檢測(cè)。

2.2 醫(yī)藥應(yīng)用

PHA s一般由微生物發(fā)酵而成,而不是化學(xué)合成,因此不含有殘余的有害金屬催化劑。它們還具有良好的生物適配性,科研人員能夠根據(jù)具體的應(yīng)用來定制PHA s的力學(xué)性能和生物降解性能,這使其在組織工程和醫(yī)藥領(lǐng)域得以一展身手。根據(jù)不同的應(yīng)用要求,PHA s能與其他聚合物、無機(jī)材料和生長因子形成復(fù)合材料,調(diào)節(jié)其生物適配性、力學(xué)性能和降解速度?；谝陨蟽?yōu)點(diǎn),在過去的幾年里,PHA s被廣泛用在組織修復(fù)和人工器官所必須的醫(yī)療器件和織造母架上,還被用于藥物和激素的緩慢釋放等[11-12]。其中,PHA s在醫(yī)藥領(lǐng)域最大的貢獻(xiàn)是心血管領(lǐng)域。美國Tepha公司專門生產(chǎn)PHA s心包修補(bǔ)板、動(dòng)脈擴(kuò)增物、醫(yī)用縫合線等產(chǎn)品。目前,經(jīng)FDA批準(zhǔn)生產(chǎn)的Tepha FLEX醫(yī)用縫合線已經(jīng)開始臨床使用。在神經(jīng)導(dǎo)管領(lǐng)域,用PHB制作的導(dǎo)管成功修復(fù)了小鼠坐骨神經(jīng)處的10 mm缺口,并且觀察到良好的再生和生物適配性[13]。為了進(jìn)一步改善PHB神經(jīng)導(dǎo)管的應(yīng)用性能,細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)、Schwann細(xì)胞和神經(jīng)生長因子被用來對(duì)其進(jìn)行嫁接改性[14-15]。改進(jìn)后的PHB神經(jīng)導(dǎo)管能成功地修復(fù)家兔腓總神經(jīng)傷患處的長期缺陷。在骨骼組織工程方面,由于骨組織比較堅(jiān)硬,因此研究人員主要把目光投向諸如PHB、PHBV等短鏈PHAs上。由于羥基磷灰石可提供65%～70%的骨基質(zhì)成分,因此被廣泛地用作混合輔料。有研究表明[16],復(fù)合材料的力學(xué)性能會(huì)隨著羥基磷灰石添加量的增加而發(fā)生變化。而與PHB相比,P(HBHH x)在成骨細(xì)胞的吸附、增殖和分化上具有更好的性能[17]。在修復(fù)軟骨組織方面,位于P(HBHH x)/PHB共混物制成的支架上的軟骨細(xì)胞比單獨(dú)用PHB制成的支架增殖效果要好[18]。顯然P(HBHH x)在P(HBHH x)/PHB共混物支架上對(duì)成骨細(xì)胞ECM的生成有積極作用。此外,Li等[19]用馬來酸酐(MAH)對(duì)P(HBHH x)進(jìn)行接枝,得到的共聚物P(HBHH x)-g-MA H在小鼠成纖維細(xì)胞和人體微脈管內(nèi)皮細(xì)胞中具有更為優(yōu)良的生物適應(yīng)性。Wang等[20]則將膠原蛋白共價(jià)固定在PHVB薄膜上,顯著地提高了軟骨組織工程中PHVB的細(xì)胞適配性。

在藥物傳遞體系中,PHAs也發(fā)揮了重要的作用。如果在PHA s側(cè)鏈上接枝不同的化學(xué)成分和功能基團(tuán),就可以根據(jù)實(shí)際情況對(duì)其進(jìn)行化學(xué)改性,用在各種不同的藥物傳遞機(jī)制中。傳遞元件的制作方法也會(huì)改變PHA s的降解性。如可以采用乳膠技術(shù)、噴霧干燥或?qū)⒔龌蚶鋬龈稍锏牧Ｗ优c聚合母體相結(jié)合等技術(shù)提高其孔隙度,改善其降解性能[21]。PHAs具有生物適配性和疏水性,并能被加工成薄膜、多空體、微膠囊、微球和納米顆粒,因此藥物能被PHA s的均聚或共聚物包裹或微膠囊化,進(jìn)行藥物緩釋。Martin等[22]對(duì)聚(4-羥基丁酸酯)[P(4HB)]的力學(xué)性能、生物適配性和降解速度進(jìn)行了探索,發(fā)現(xiàn)P(4HB)非常適用于藥物傳遞。Tian等[23]成功地將牛血清白蛋白(BSA)包裹于PHB微球體中進(jìn)行可控釋放,通過調(diào)節(jié)制備條件可以獲得不同的釋放效果。Bonartsev等[24]對(duì)PHA微球可控釋放精神治療藥物利哌酮也進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)PHA類聚合物的藥物傳遞動(dòng)力學(xué)性能要好于傳統(tǒng)的聚乳酸-乙醇酸共聚物。Yao等[25]將PHA納米微粒與PhaP蛋白質(zhì)進(jìn)行綁定,并配以靶細(xì)胞配合體,獲得了一種特定藥物傳遞靶體系。Sparks等[26]首次合成了一種陽離子PHA類聚合物,即羥基辛酸酯與羥基-11-[雙(2-羥基乙基)氨基]-10-羥基十一酸酯共聚物(PHON),這種新型生物降解聚合物在未來可用于核酸傳遞體系中。

2.3 農(nóng)業(yè)應(yīng)用

由于PHA s能夠完全被微生物降解,且具有與聚合物相似的加工性能和物化性能,因此能夠在農(nóng)業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。首先,PHA s可以生產(chǎn)農(nóng)用薄膜。寶潔公司生產(chǎn)的商標(biāo)名為Nodax的PHA s產(chǎn)品可以用來生產(chǎn)生物降解農(nóng)用薄膜,它是一種主要成分為PHB、輔以少量中鏈長單體的共聚物,可以進(jìn)行厭氧降解,因此可以用作大米田中使用的尿素肥料以及除草劑和農(nóng)藥的裹覆層[12]。此外,正如前面所提到的PHA s在藥物釋放方面的應(yīng)用一樣,PHAs還可以用在農(nóng)藥緩釋上。其中,可以用PHBV對(duì)農(nóng)藥進(jìn)行緩釋。農(nóng)藥可以加到PHBV顆粒中,在播種時(shí)一并播撒出。由于細(xì)菌分解塑料顆粒時(shí)所處的環(huán)境條件與土壤中的害蟲所處的條件相同,因此釋放出的農(nóng)藥會(huì)與害蟲的同期活動(dòng)水平相一致[27]。PHAs在農(nóng)業(yè)中的另一項(xiàng)用途是用作細(xì)菌接種體對(duì)作物進(jìn)行固氮。Kadouri等[28]將固氮螺菌用作農(nóng)業(yè)固氮體時(shí)發(fā)現(xiàn),在紫外線照射、干燥等嚴(yán)酷條件下,富含PHAs的固氮螺菌似乎比其他固氮螺菌的活性更強(qiáng),可以使固氮螺菌在作物根圍處對(duì)作物更好地固氮。Trainer等[29]對(duì)PHB的代謝與豆科植物根瘤菌的共生現(xiàn)象進(jìn)行了總結(jié)。Ratcliff等[30]研究發(fā)現(xiàn),PHB能夠支持缺乏養(yǎng)料的根瘤菌保持活力并繼續(xù)繁殖,從而達(dá)到作物固氮的目的。Fallik等則觀察到玉米的生長促進(jìn)情況與胞內(nèi)含有大量PHA的固氮螺菌接種體密切相關(guān)。

2.4 納米復(fù)合材料的應(yīng)用

將PHA s與碳納米管或黏土等納米填料共混形成納米復(fù)合材料能夠提高PHA s的力學(xué)性能和熱性能,從而提高其應(yīng)用性能。當(dāng)用PHB作為十八胺改性蒙脫土和氟云母的基體時(shí),蒙脫土中的PHB比氟云母中的降解速率要高。可見,加入某些黏土材料可以減緩這類納米復(fù)合材料的降解。當(dāng)將PHB膠乳膜用作以水解淀粉或纖維素晶須的膠體溶液為填料的納米復(fù)合材料的基體時(shí),也能夠制備出高性能的材料[31]。Ublekov等[32]用廣角X射線衍射儀對(duì)PHVB/蒙脫土納米復(fù)合材料進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)PHVB的β晶態(tài)結(jié)構(gòu)會(huì)沿著蒙脫土的硅酸鹽層的取向附生,經(jīng)過熱處理能夠轉(zhuǎn)化為更為穩(wěn)定的α結(jié)構(gòu),進(jìn)而提高納米復(fù)合結(jié)構(gòu)中聚合物的整體結(jié)晶度。Yun等[33]制備了PHB和聚羥基辛酸酯(PHO)與單壁碳納米管構(gòu)成的納米復(fù)合材料,發(fā)現(xiàn)單壁碳納米管能夠有效幫助PHB結(jié)晶成核,并且隨著單壁碳納米管含量的增加,2種聚合物納米復(fù)合材料薄膜的硬度和彈性模量均提高。Li等采用納米纖維PHA s基質(zhì)作為細(xì)胞生長的支撐材料。研究發(fā)現(xiàn),與聚乳酸的納米纖維基質(zhì)相比,PHA s納米纖維基質(zhì)的力學(xué)性能明顯提高。位于納米纖維PHA s基質(zhì)的角質(zhì)細(xì)胞的吸附和生長都得到顯著改善,優(yōu)于那些通過普通澆鑄法制備的PHA s基質(zhì)。這使得PHA s納米纖維基質(zhì)除了具有生物降解的優(yōu)勢(shì)外,還具有強(qiáng)化的力學(xué)強(qiáng)度和天然胞外基質(zhì)納米結(jié)構(gòu),從而擁有更好的細(xì)胞適配性[34]。Wang等[35]利用一種酸堿誘發(fā)型自分裂內(nèi)蛋白和PHA s納米顆粒研究出一種新型蛋白純化技術(shù)。Grage等[36]對(duì)PHAs納米/微米顆粒在生物技術(shù)和生物醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用進(jìn)行了總結(jié),指出PHA s納米/微米顆粒在蛋白質(zhì)純化、靶向治療、分子標(biāo)記(感應(yīng))成像和靶向藥物傳遞等方面具有一定優(yōu)勢(shì),其未來研究的重點(diǎn)將是進(jìn)一步提高微?？刂坪透纳茻嵩?。

3 結(jié)語

多年來,PHA s聚合物由于具有可完全生物降解的環(huán)保特性,一直是新材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn),吸引了許多研究人員和企業(yè)的目光。目前從事生產(chǎn)PHAs的國外企業(yè)包括美國的M etabolix公司和寶潔公司、英國的ICI公司、德國的Biomer公司以及意大利的DegraPol公司和Bio-On公司;國內(nèi)則包括浙江天安和天津國韻等公司。隨著對(duì)PHA s研究的進(jìn)一步深化,適合于PHA s的應(yīng)用領(lǐng)域也越來越多。除了在工業(yè)、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)和納米復(fù)合材料等方面的應(yīng)用外,PHA s還可應(yīng)用于手性藥物合成和電子元器件等領(lǐng)域。目前制約PHA s快速發(fā)展的仍是成本問題。但隨著全球環(huán)境問題的日益嚴(yán)重以及國內(nèi)國際社會(huì)對(duì)環(huán)保材料的日益重視,新型PHAs不斷涌現(xiàn),相信PHAs必將擁有更為廣闊的發(fā)展空間。

[1] Braunegg G,Lefebvre G,Genser K F.Polyhydroxyalkanoates,Biopolyesters from Renewable Resources:Physiological and Engineering A spects[J].Journal of Biotechnology,1998,65(2-3):127-161.

[2] Dawes E A,Senior PJ.The Role and Regulation of Energy Reserve Polymers in Micro-organisms Advances in Microbial Physiology[M]//Rose A H,Tempest D W.Advances in Microbial Physiology.London:Academic Press,1973:135-266.

[3] 孫環(huán)星,王玉華,吳忠義,等.利用轉(zhuǎn)基因植物合成生物可降解材料聚羥基脂肪酸酯[J].生物技術(shù)通報(bào),2004,(2):5-9.

[4] Chen G,Clarinval A,Halleux J,et al.Biodegradable Polymers for Industrial Applications[M].Florida:CRC Press,2005:32-50.

[5] Chen G,Zhang G,Park S,et al.Industrial Production of Poly(hydroxybutyrate-co-hydroxyhexanoate)[J].App lied Microbiology and Biotechnology,2001,57:50-55.

[6] Lauzier C A,Monasterios C J,Saracovan I,et al.Film Formation and Paper Coating with Poly[(beta)-hydroxyalkanoate],a Biodegradable Latex[J].Tappi Journal,1993,76(5):71-77.

[7] Siracusa V,Rocculi P,Romani S,et al.Biodegradable Polymers for Food Packaging:A Review[J].Trends in Food Science&Technology,2008,19(12):634-643.

[8] Booth B.Polystyrene to Biodegradable PHA Plastics[J].Environmental Science&Technology,2006,40(7):2074.

[9] Ward P,Goff M,Donner M,et al.A Two Step Chemobiotechnological Conversion of Polystyrene to a Biodegradable Thermop lastic[J].Environmental Science&Technology,2006,40(7):2433-2437.

[10] Kumar Sudesh C Y L,Lay Koon Goh,Tadahisa Iwata,et al.The Oil-absorbing Property of Polyhydroxyalkanoate Film s and Its Practical Application:A Refreshing New Outlook for an Old Degrading Material[J].Macromolecular Bioscience,2007,7(11):1199-1205.

[11] W u Q,Wang Y,Chen G Q.Medical Application of Microbial Biopolyesters Polyhydroxyalkanoates[J].Artificial Cells,Blood Substitutes,and Biotechnology,2009,37(1):1-12.

[12] Philip S,Keshavarz T,Roy I.Polyhydroxyalkanoates:Biodegradable Polymers with a Range of Applications[J].Journal of Chemical Technology and Biotechnology,2007,82(3):233-247.

[13] Hazari A,Wiberg M,Johansson G,et al.A Reso rbable Nerve Conduit as an Alternative to Nerve Autograft in Nerve Gap Repair[J].British Journal of Plastic Surgery,1999,52(8):653-657.

[14] Mosahebi A,Wiberg M,Terenghi G.Addition of Fibronectin to Alginate Matrix Imp roves Peripheral Nerve Regeneration in Tissue-engineered Conduits[J].Tissue Engineering,2003,9(2):209-218.

[15] A rmstrong S,Wiberg M,Terenghi G,et al.ECM Molecules Mediate Both Schwann Cell Proliferation and Activation to Enhance Neurite Outgrow th[J].Tissue Engineering,2007,13(12):2863-2870.

[16] Chen L J,Wang M.Production and Evaluation of Biodegradable Composites Based on PHB-PHV Copolymer[J].Biomaterials,2002,23(13):2631-2639.

[17] Li J,Yun H,Gong Y,et al.Effects of Surface Modification of Poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate)(PHBHH x)on Physicochemical Properties and on Interactions with MC3T3-E1 Cells[J].Journal of Biomedical Materials Research Part A,2005,(4):985-998.

[18] Deng Y,Zhao K,Zhang X F,et al.Study on the Threedimensional Proliferation of Rabbit A rticular Cartilagederived Chondrocytes on Polyhydroxyalkanoate Scaffolds[J].Biomaterials,2002,23(20):4049-4056.

[19] Li X T,Sun J,Chen S,et al.In Vitro Investigation of Maleated Poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate)for Its Biocompatibility to Mouse Fibroblast L929 and Human Microvascular Endothelial Cells[J].Journal of Biomedical Materials Research Part A,2008,87A(3):832-842.

[20] Wang Y J,Ke Y,Ren L,et al.Surface Engineering of PHBV by Covalent Collagen Immobilization to Imp rove Cell Compatibility[J].Journal of Biomedical Materials Research Part A,2009,88A(3):616-627.

[21] Chen G Q,Wu Q.The Application of Polyhydroxyalkanoates as Tissue Engineering Materials[J].Biomaterials,2005,26(33):6565-6578.

[22] Martin D P,Skraly F,Williams S F.Polyhydroxyalkanoate Compositions Having Controlled Degradation Rates:USA,US 2003/0236320 A 1[P].2003-12-25.

[23] Tian F,Zhao Y L,Liu C J,et al.The Vitro and Vivo Study of Poly(3-hydroxybutyrate)Microspheres[C]//7th Asian-pacific Conference on Medical and Biological Engineering.Beijing:Sp ringer Berlin Heidelberg,2008:615-622.

[24] Bonartsev A P,Lo rdanskii A L,Bonartseva G A,et al.Long-acting Injectable form of Antipsychotic Drug Risperidone Based upon Microspheres of Polyhydroxyalkanoates[C]//21st ECNP Congress.Barcelona:Elsvier,2008:235-236.

[25] Yao Y C,Zhan X Y,Zhang J,et al.A Specific D rug Targeting System Based on Polyhydroxyalkanoate Granule Binding Protein PhaP Fused with Targeted Cell Ligands[J].Biomaterials,2008,29(36):4823-4830.

[26] Sparks J,Scholz C.Synthesis and Characterization of a Cationic Poly(β-hydroxyalkanoate)[J].Biomacromolecules,2008,9(8):2091-2096.

[27] Holmes P.Applications of PHB—A M icrobially Produced Biodegradable Thermoplastic[J].Physics in Technology,1985,16:32-36.

[28] Kadouri D,Jurkevitch E,Okon Y.Involvement of the Reserve Material Poly-beta-hydroxybutyrate in Azospirillum Brasilense Stress Endurance and Root Colonization[J].Applied and Environmental Microbiology,2003,69(6):3244-3250.

[29] Trainer M A,Charles T C.The Role of PHB Metabolism in the Symbiosis of Rhizobia with Legumes[J].App lied Microbiology and Biotechnology,2006,71(4):377-386.

[30] Ratcliff W C,Kadam S V,Denison R F.Poly-3-hydroxybutyrate(PHB)Supports Survival and Rep roduction in Starving Rhizobia[J].FEMS M icrobiology Ecology,2008,65(3):391-399.

[31] Pandey J,Kumar A,M isra M,et al.Recent Advances in Biodegradable Nanocomposites[J].Journal of Nanoscience and Nanotechnology,2005,5(4):497-526.

[32] Ublekov F,Baldrian J,Nedkov E.Crystalline Betastructure of PHBV Grown Epitaxially on Silicate Layers of MMT[J].Journalof Polymer Science Part B:Polymer Physics,2009,47(8):751-755.

[33] Yun S,Gadd G,Latella B,et al.Mechanical Properties of Biodegradable Polyhydroxyalkanoates/Single Wall Carbon Nanotube Nanocomposite Films[J].Polymer Bulletin,2008,61(2):267-275.

[34] Li X T,Zhang Y,Chen G Q.Nanofibrous Polyhydroxyalkanoate Matrices as Cell Grow th Supporting Materials[J].Biomaterials,2008,29(27):3720-3728.

[35] Wang Z,Wu H,Chen J,et al.A Novel Self-cleaving Phasin Tag for Purification of Recom binant Proteins Based on Hydrophobic Polyhydroxyalkanoate Nanoparticles[J].Lab on a Chip,2008,8(11):1957-1962.

[36] Grage K,Jahns A C,Parlane N,et al.Bacterial Polyhydroxyalkanoate Granules:Biogenesis,Structure,and Potential Use as Nano-/Micro-Beads in Biotechnological and Biomedical Applications[J].Biomacromolecules,2009,10(4):660-669.

Polyhydroxyalkanoates—A Widely Applied Biodegradable Polymer

TA ILimin1,JIANG Ying1,FENG Sijing2

(1.College of Material Science and Engineering,Liaoning Technical University,Fuxin 123000,China;2.College of Resource and Environmental Engineering,Liaoning Technical University,Fuxin 123000,China)

The applications of polyhydroxyalkanoates(PHA s)in different fields,including packaging,waste water treating,medical devices,controlled releasing,agricultural film s,and nitrogen fixation were reviewed in this article.In addition,composites of PHA s with carbon nano-tubes and montmorillonite for special applications were also introduced.

polyhydroxyalkanoate;biodegradation;polymer

TQ321

A

1001-9278(2010)02-0001-05

2009-10-26

聯(lián)系人,tailimin@163.com