探析聚乳酸、乳酸/羟基乙酸共聚物

1. 化学结构和制备

聚乳酸（Polylactic Acid，PLA）可以利用乳酸直接缩聚法，制备分子量较小的PLA；制备分子量较大的聚乳酸是以丙交酯为原料的，在酸或有机金属催化剂的作用下开环聚合，反应式如下。

乳酸/羟基乙酸共聚物（Polylactide-polyglycolide，PLA/PGA）通常在采用丙交酯和乙交酯羟基铝等催化剂的条件下用开环缩合的方法制备，其化学结构式如下。

聚乳酸和聚羟基乙酸都是高结晶性聚合物，后者熔点高达230℃，结晶度为50％，通常不溶于有机溶剂，较难加工成型，故常与乳酸形成相对易于加工的共聚物后使用，通过调节丙交酯和乙交酯的比例可以得到不同结晶的共聚物。

2.性质

乳酸是光学活性物质，因此聚乳酸有聚D-乳酸，聚L-乳酸与聚D，L-乳酸三种。聚D-乳酸和聚L-乳酸属于高结晶性聚合物，结晶度约为37％，熔点约为180℃，玻璃转变温度为67℃；聚D，L-乳酸是无定形玻璃态聚合物，玻璃化温度为57℃。通常应用较多的是聚D，L-乳酸，其次是聚L-乳酸。三种聚乳酸均溶于有机溶剂，易于加工。(www.xing528.com)

聚乳酸的降解属于水解反应，降解速度受分子量和结晶度的影响。降解速度随分子量的增加而减慢，降解首先发生在无定形区，降解后形成的较小分子可能重排成结晶，因此结晶度在降解开始阶段可能会升高。图5.4.1所示为聚D，L-乳酸降解速度与分子量之间的关系。21天后，结晶区大分子开始降解，机械强度减弱；50天后，结晶区完全消失。聚乳酸的亲水性和溶解度随分子量的减小和疏水性甲基的断裂而增大，水分子扩散进入材料的速度加快，水解反应自动加速，完全溶解。

体外水解实验表明，当共聚物的比例固定时，分子量越大，水解速度越慢，相应的释药速度也减慢。在等物质的量配比共聚的材料中，分子量为4.5×105的共聚物在80天内的释药量仅为分子量为1.5×105共聚物的50％左右。

图5.4.1 聚D，L-乳酸降解量与其相对分子质量的关系

3. 应用

聚乳酸是经美国FDA批准作为医用手术缝合线以及注射用微囊、微球和埋植剂的材料，是目前研究最多的可生物降解材料之一。药物的释放速度可通过选择不同分子量、不同光学活性以及不同种类聚乳酸按要求配比混合，并添加适当的相混溶成分而实现。乳酸/羟基乙酸共聚物无毒、无刺激性并具有良好的生物相容性，水解的中间产物乳酸或乳酸、羟基乙酸也都是体内的正常代谢产物，最终产物是水和CO2。