生物降解材料行业分析报告

WORD格式生物降解材料行业分析报告二0一二年十二月二十日目录1概述-----------------------------------------------------------1 2可生物降解材料概况---------------------------------------------1 2.1定义---------------------------------------------------------1 2.2种类及性能---------------------------------------------------1 2.3降解机理-----------------------------------------------------2 2.4应用范围-----------------------------------------------------3 3常见可生物降解材料及发展趋势-----------------------------------4 3.1淀粉基生物降解材料-------------------------------------------4 3.2聚乳酸（PLA）------------------------------------------------5 3.3聚丁二酸丁二醇酯（PBS）--------------------------------------6 3.4微生物合成聚羟基脂肪酸酯（PHA）------------------------------7 3.5聚己内酯（PCL）----------------------------------------------8 4国内外制定的相关政策-------------------------------------------8 4.1国外相关政策-------------------------------------------------8 4.2我国相关的政策-----------------------------------------------9 5发展面临的问题-------------------------------------------------9 6产业化现状----------------------------------------------------10 7未来五年市场需求预测------------------------------------------11 8投资建议------------------------------------------------------121概述进入21世纪以来，随着科技进步和社会生产力的极大提高，人类创造了前所未有的物质财富，加速推进了文明发展的进程。

与此同时，人口剧增、资源过度消耗、环境污染、生态破坏等成为全球性的重大问题，严重阻碍着经济的发展和人民生活质量的提高，继而威胁着全人类的未来生存和发展。

在这种严峻形势下，人类不得不重新审视自己的社会经济行为和走过的历程，认识到通过高消耗追求经济数量增长和“先污染后治理”的传统发展模式已不再适应当今和未来发展的要求，而必须努力寻求一条经济、社会、环境和资源相互协调的、既能满足当代人的需求而又不对满足后代人需求的能力构成危害的可持续发展道路。

随着城市化和工业化的不断发展，高分子材料已经成为与钢铁、水泥和木材等并重的四大支柱材料之一，虽然许多新材料的生产改善了人类的物质生活，但是与此同时也带来了大量的污染废弃物，加速了环境的恶化。

因此可生物降解材料越来越引起人们的关注，并且对人类的生存、健康与发展将起重要作用。

近年来，可生物降解高分子材料的研发已成为高分子领域的热点之一，它具有质量轻、化学稳定性好、价格低廉以及可生物降解等优点，因此应用领域也比较广泛，例如环境保护、农业和医学领域等。

2可生物降解材料概况2.1定义可生物降解材料是在一定环境条件（如温度、pH值和氧气）下，并在细菌、真菌、霉菌和藻类等自然界的微生物作用下，能发生化学、生物或物理作用而降解或分解的高分子材料。

理想的生物降解材料在微生物作用下,能完全分解为二氧化碳和水。

2.2种类及性能目前广泛研究和使用的生物降解材料包括天然降解高分子材料、微生物合成降解高分子材料和人工合成生物降解材料三大类。

天然高分子材料可用来制备生物降解材料，它是由生物体内提取或自然环境中直接得到的一类大分子，具有良好的生物相容性和可降解性，但一般不具备足够的机械性能和加工性能，某些材料还会在体内引起异体免疫反应，因而在医学中应用更多的是经过化学改性的衍生物或与其他材料的复合物。

按照结构与组成，可分为天然蛋白质、多糖及其衍生物，此外还包括一些生物合成聚酯。

典型的蛋白类、多糖类物质及其衍生物有胶原、明胶、环糊精、淀粉、葡聚糖、壳聚糖、透明质酸、纤维素、海藻酸衍生物、硫酸软骨素和肝素等。

胶原中以I型最为丰富，且性质优良，是广泛使用的生物医用材料。

由于人们认识到胶原基质能够促进新组织的生长，所以构建了人工细胞基质，从而促进了人工皮肤的制造。

氨基葡聚糖是几种由双糖重复单位聚合成高分子直链的杂多糖，作为其主要成份的透明质酸，因其无免疫原性，不产生炎症或免疫排斥反应，而成为研究人员感兴趣的生物材料，但其一般强度和稳定性较差。

壳聚糖是智能性材料，用它制成的凝胶、膜、粉和纤维可以作为包埋材料、膜屏蔽材料、接触镜、细胞培养抗凝剂及血液抗凝剂等。

微生物合成的可降解材料(生物合成或生物衍生材料)主要包括聚β-羟基丁酸酯(PHB)、聚羟基戊酸酯等，它们同属于聚羟基烷酸酯(PHA)。

其中，聚羟基丁酸是低毒材料，目前已被用于药物控释、缝合线和人工皮肤等。

人工合成型的生物降解材料大多是在分子结构中引入酯基的脂肪族聚酯，其制备方法主要包括缩合聚合和开环聚合。

但高分子量的聚酯，只能通过开环聚合方法合成，因为缩聚反应受反应程度和反应过程中产生的水的影响，很难获得高分子量的产物。

目前已开发的主要产品有聚乳酸(PLA)、聚己内酯(PCL)、聚乙醇酸(PGA)、聚乙醇酸交酯、聚丙醇酸交酯、聚琥珀酸丁二酯(PBS)等。

2.3降解机理生物降解材料的生物降解，是指生物降解材料在生物作用下发生降解、同化的过程。

发挥生物降解作用的微生物主要包括真菌、霉菌或藻类，降解机理主要可分为3类：2.3.1生物物理作用：由于生物细胞增长而使聚合物组分水解、电离或质子化而发生机械性破坏，分裂成低聚物碎片；2.3.2生物化学作用：微生物对聚合物作用而产生新物质(CH4，CO2和H2O)；2.3.3酶直接作用：微生物侵蚀导致材料分裂或氧化崩裂。

生物降解往往并非单一机理，是复杂的生物物理、生物化学协同作用，并同时伴有相互促进的物理、化学过程。

对不同种类的生物降解材料而言，它们降解机理的不同决定了它们具有不同的性质。

天然降解高分子材料，其本身来源于生物体，能保证足够的细胞及组织亲和性，降解周期一般较短，最终降解产物为多糖或氨基酸，容易被机体吸收，但是这种材料力学性能差，难于满足组织构建的速度要求，应用时需要进行改性。

化学合成(包括微生物合成与人工合成)的生物降解材料的组成、结构和降解行为更易于控制，比如降解速度和强度可调，易构建高孔隙率三维支架，但材料本身对细胞亲和力弱，往往需要引入适量能促进细胞黏附和增值的活性基团、生长因子或黏附因子等。

2.4应用范围生物降解材料作为多功能高新技术材料，应用广泛，市场潜力极大，涉及人们日常生活的诸多方面。

目前，生物降解材料主要应用在环境保护和医学研究与临床等领域。

2.4.1环保领域的应用。

生物降解材料在环保领域的应用主要体现在以下几方面:2.4.1.1水资源环境领域。

近年来，聚己内酯的出现为生物降解材料在这一领域的应用开辟了新的途径。

水域环境中使用的降解材料，废弃后能在海洋中微生物分泌的酶的作用下，降解成为低分子化合物，该化合物最终参与微生物的新陈代谢，成为CO2和和H2O。

2.4.1.2食品容器和包装行业。

在包装材料中，一次性使用的商品包装的用量非常大，是造成“白色污染”的主要源头，因此使用生物降解材料制成的食品袋、包装袋、垃圾袋以及各种包装等备受青睐。

2.4.1.3农林业方面。

理想的农用材料能与其他生物降解材料协同作用，从而转化为提高土质的材料。

生物降解材料在农业上主要用作农用地膜和农作物生长容器。

生物降解材料还可作为草皮种植片、堆肥用袋以及农用药物的控释材料来使用。

2.4.2医学领域的应用。

在医学领域，生物降解材料已被广泛用于药品缓释包衣、外科医用植入材料、麻醉抗拮用材料、药物释放载体、非永久性植入器械等医学用品，及组织修复替代物等组织工程的研究领域，主要体现在以下几方面：2.4.2.1外科手术缝合线。

理想的缝合线应在体内有良好的适应性、无毒、无刺激性，且在体内保持一定时间的强度后能被组织吸收，其缝合、打结性能以及柔性等方面都应符合操作要求。

目前，大多数可吸收的手术缝合线是用甲壳素、壳聚糖、聚乳酸和聚乙醇酸制成的，一般在2～6周内即可完全降解吸收。

但在矫形外科中，由于骨愈合的时间是3～6个月甚至更长，因此与骨相连的软组织的缝合线要求具有适宜的降解速率，用聚己内酯纺丝制成缝合线能很好地满足这一要求。

2.4.2.2药物缓释剂。

用于药物缓释剂的生物降解聚合物有聚乳酸、聚己内酯共聚物、甲壳素、胶原等，这些生物降解材料是癌症、心脏病、高血压等患者长期服用药物的理想载体。

2.4.2.3骨固定材料。

随着材料科学和骨科学的不断发展，生物降解材料在骨科领域已有了相当广泛的临床应用。

常用作骨科材料的可降解高分子材料主要有聚乳酸、甲壳素等，而抗生素-聚酸酐缓释剂也已得到了深入的研究。

通过对甲壳素进行分子设计，采用组织工程方法进行关节软骨修复和重建，已成为甲壳素研究开发计划的一个新目标。

2.4.2.4人造皮肤。

用生物可降解高分子材料制成的人造皮肤可应用于治疗烧伤、换皮、伤口包扎等场合。

现在大量商业用的人造皮肤有胶原蛋白、甲壳素、聚L亮氨酸等酶催化生物降解材料。

3常见可生物降解材料及发展趋势从生物降解材料的发展来看，最理想的生物可降解材料是利用可再生资源，即利用生物合成的方法得到的生物材料。

这种生物材料可以被生物所重新利用，能够降解，产物最好是CO2碳和H2O，从而使这种材料的生产和使用纳入自然界的循环。

下面选取近年来比较活跃的五类生物降解材料进行简述。

3.1淀粉基生物降解材料淀粉基生物降解塑料，是淀粉经过改性、接枝反应后与其他聚合物共混加工而成的一种塑料产品，在工业上可以代替一般通用塑料等，可以用作包装材料、一次性餐具、地膜、食品容器和玩具等。