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关于生物合成聚合物及应用

来源:生物质颗粒燃料厂家中腾燃料发布时间:2019-12-09 10:25人气:

随着石油化工的发展,合成塑料逐渐替代植物纤维、蛋白质等天然材料,人们的衣食住 行已直接或间接地和合成塑料联系在一起。然而,非降解材料的大量使用使得环境问题日益 突出。因此,发展环境友好的化工产品和材料是应对环境问题的重要战略措施。生物质是地 球上取之不尽、用之不竭的可再生能源,具有生物可降解、生物相容性等优点,因而生物质 来源的高分子材料成为目前各研究所和高校的研究热点。生物可降解聚合物可分为化学合成 和生物合成两大类。目前,生物合成聚合物已成为新材料生产、开发和应用的方向,该领域 的研究充分体现了多领域、跨行业的特点。生物合成聚合物同时也在环境保护、医药保健等 方面发挥着重要作用。生物合成聚合物除了具有与化学合成聚合物相似的性质外,还具有生 物学特性,包括生物相容性、生物可降解性等。

聚羟基脂肪酸酯(PHA)和聚氨基酸是目前研究较多的两类生物合成聚合物。PHA可 通过微生物发酵大规模制备,它具有类似于聚丙烯、聚苯乙烯等通用塑料的理化特性,同时 又具有其自身的特点,比如生物可降解,原料来源十分丰富等。许多植物的残骸经发酵、分 离均可以制备PHA,这使PHA能够大规模地用于工业化生产。作为一种聚合物材料,目 前PHA已成功用于手术缝合线、无纺布、包装材料等领域,同时也可用于医疗、制药和电 子材料等高附加值领域。另外,合成PHA的单体具有手性,因此,PHA可以用作手性药 物的起始原料,例如抗生素、维生素等,已有部分单体用做了临床药物。随着菌株筛选技术 的不断发展,越来越多新型的PHA菌株已被发现,从而可合成新的PHA材料,因此PHA 的应用领域将逐步扩大。
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聚酰胺类化合物是另一类重要的生物合成聚合物,主要包括聚氨基酸和蛋白质。由生物 合成的聚氨基酸主要有聚y-谷氨酸、聚赖氨酸、蓝细菌肽三种。聚广谷氨酸和聚l赖氨 酸均由一种单体构成,而蓝细菌肽由精氨酸、天冬氨酸两种氨基酸单体构成。在这三种聚氨 基酸中,聚片谷氨酸和聚l赖氨酸具有水溶性,蓝细菌肽以贮存颗粒态存在于蓝细菌胞内。 聚€一赖氨酸具有抗菌性和热稳定性。聚y-谷氨酸是一种天然存在的水溶性聚合物,在菌体 外具有保护菌体不受环境影响的作用。不同菌株合成的聚"谷氨酸中1>谷氨酸的比例不同, 但无论聚片谷氨酸中所含D谷氨酸的比例如何,一般认为它对环境无毒害,甚至是可食用 的。聚酰胺类化合物及其衍生物的潜在应用价值很大,除了用作生物可降解材料和修复材料 外,还可用作生物絮凝剂、增稠剂、保湿剂、药物载体、医用生物螯合剂和重金属吸附剂 等,广泛应用于食品、医药、化妆品及污水处理中等,是一种具有极大开发价值和应用前景 的多功能新型生物材料。

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