生物材料及其分类

多聚糖和乳清、酪蛋白、麦麸、大豆、胶原质等蛋
白质，甚至可以使用食品工业的残渣。

这个市场广泛采用淀粉为原料是因为其价格便
宜，而且，但淀粉被制成热塑性塑料后，其二氧化
碳和氧气隔绝性能优异，而且加工性良好。
更好的防水性能

以淀粉为原料的主要问题是其容易吸水。为了达到更
好的防水效果，需要与其它天然或是合成的可降解聚合物
PLA由乳酸单体聚合而成，在不同的食品包装领域提供不同的
性能。

PLA可以制成结晶或是透明的形态，可以吹膜、注塑以及
涂层，既可以单独使用也可以与其它天然原料制成的聚合物混
合使用。例如，PLA经常与淀粉混合以提高降解性能、降低成
本。

第三类的可生物降解包装材料用微生物制成，包括多羟基
链烷酸酯(PHAs)，而聚羟基丁酸酯(PHB)最为普遍。PHAs目前
混合，或者添加不同来源的添加剂。

通过改性和添加剂的作用，这些混合物质具有更高或
是更低的水汽敏感度和气密性。热塑性淀粉含有70%-90%
的淀粉，但是其中40%-60%的淀粉却是许多混合物，添加
剂的使用提高了原料的成本。因而，这方面的研究主要是
减少添加剂的用量，例如使用新的纳米组分而不是淀粉或
是改性粘土颗粒。
用作人工骨骼的 钛或钛合金生物 医学材料
生物聚合物根据来源和加工方法分为不同的种类， 第一类就是直接从天然材料中提取的包装材料；第 二类是以可再生的生物化学单体合成的材料；第三 类是以微生物或转基因细菌生产的包装材料。

天然可生物降解的包装材料一般包含以土豆、
玉米、小麦、糠麸、大米等的淀粉和纤维素制成的
天然甲壳素也是一种非常好的原料。由于原料来自 天然，无毒、无味、耐热，而且有良好的吸湿性、 纺丝性和成膜性，抑菌除臭。能满足食品、卫生、 医药等行业对包装材料的卫生要求。所以用甲壳素 加工制备的包装材料，有良好的透气性能，吸水保 湿性也好。该材料还具有较好的化学稳定性、耐光 性、耐药品性、耐油脂性、耐有机溶液性、耐寒性 等，其稳定性优于纸张。由于甲壳素来源于生物体 结构物质，与人体细胞有很强的亲和性和生物相溶 性，可被体内的酶分解而吸收，对人体无毒性和副 作用，能有效地保护人体免受自然界的微辐射、重 金属离子等对皮肤的侵害，可用于制造纺织品。
的价格仍比较高，但是从技术角度来看，用途会非常广泛，吹
塑、注塑、拉膜、涂层都可以。也可以与热塑性淀粉等可生物
降解材料混合。PHAs用于食品包装有个有趣的特性那就是水汽
透过率非常低，与低密度聚乙烯接近。
聚乳酸100% 生物可 分解聚乳酸（PLA） 是一種可生物降解的 新型高分子材料，以 玉米為原料
玉米是一种美味又有营养的淀粉食物，还被广泛用于制造甜味 剂和动物饲料。随着技术的进步，将玉米中的糖分提炼出来， 经过发酵、蒸馏、萃取，得到制造塑料和纤维的基础材料，基 础材料再被加工成直径只有4．57mm的聚交酯(PLa)细微颗料。 最后，这些小颗料被制成包装袋、泡沫塑料或餐具。国外公司 已看好这种新的环保材料，如可口可乐公司在盐湖城冬奥会上 用了50万只一次性杯子，全部是用玉米塑料制成的，这种杯子 只需40天就在露天环境下消失得无影无踪。
生物医学材料指的是一类具有特殊性能、 特种功能，用于人工器官、外科修复、理 疗
康复、诊断、治疗疾患，而对人体组织不会产 生不良影响的材料。现在各种合成材料和天然 高分子材料、金属和合金材料、陶瓷和碳素材 料以及各种复合材料，其制成产品已经被广泛 地应用于临床和科研。
根据材料的用途，这些材料又可以分为生物惰性 （bioinert）、生物活性（bioactive）或生物降解 （biodegradable）材料。这些材料通过长期植入、 短期植入、表面修复分别用于硬组织和软组织修复 与替换。生物医用材料由于直接用于人体或与人体 健康密切相关，对其使用有严格要求。首先，生物 医用材料应具有良好的血液相容性和组织相容性。 其次，要求耐生物老化。即对长期植入的材料，其 生物稳定性要好；对于暂时植入的材料，耍求在确 定时间内降解为可被人体吸收或代谢的无毒单体或 片断。还要求物理和力学性质稳定、易于加工成型、 价格适当。便于消毒灭茵、无毒无热源、不致癌不 致畸也是必须考虑的。对于不同用途的材料，其要 求各有侧重。
美国一家研究所利用土豆和乳清制成了一种能生物降解的塑料 薄膜。其制法是：先用酶将制酪时形成的乳清和废弃的土豆转 化为葡萄糖浆，然后用细菌发酵成含乳酸的液体。液体中的乳 酪经电渗析分离出来后，加热使水分蒸发，留下的便是可以制 薄膜和涂层的聚乳酸分子。这样制成的塑料薄膜可以制成保鲜 袋和代替涂有聚乙烯和防水蜡的包装材料，最大优点是可以分 解为对环境无害的乳酸。
根据用途主要分为: *承受或传递负载功能。如人造骨骼、
关节和牙等，占主导地位 *控制血液或体液流动功能。如人工
瓣膜、血管等 *电、光、声传导功能。如心脏起博
器、人工晶状体、耳蜗等 *填充功能。如整容手术用填充体等
根据生物材料的降解性，可分为：①全生物降 解高分子材料，如聚羟基丁酸酯（PHB)、聚环 己内酯（PCL)、蛋白质、微生物多糖等。
生物材料及其分类
生物材料的定义
广义的生物材料可以理解为一切与生物体相关的应用 性材料，包括应用于生物体上的和生物体合成的各种 材料。按其生物材料来源可分为天然生物材料、人工 生物材料、半天然生物材料、特殊复合生物材料等。
人工生物材料包括生物金属材料、生物陶瓷材料和化 学合成的高分子聚合材料，非人工合成的、产生于生 物体的材料，大部分是生物高分子材料，可以被生物 降解。
②生物破坏高分子材料，如添加淀粉的聚苯乙 烯、聚乙烯等。
③不可降解的生物无机材料，如具有生物亲和 作用的生物金属材料和生③物陶瓷材料，具有生 物惰性陶瓷、生物活性陶瓷，生物活性陶瓷在 生物体内基本不被吸收，但能促进种植生物体 周围新骨生成，并与骨组织形成牢固的化学键。
按其应用可分为生物医学材料，生物包装材料 和其他生物应用材料。

例如纸张或是卡纸等未经改性的纤维素材料具有较差
的气密性和防潮性能，因而除非是干货，一般很少用来作
为外包装材料。改性的纤维素和纤维素衍生物材料，主要
是聚碳酸酯等聚合物用于这一方面还是有些昂贵
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世界上第一把100% 可降解伞，使用特 殊的生物降解材料 制成
产品多样

聚乳酸(PLA)是人工合成的可生物降解包装材料的范例。