医用生物可降解型高分子材料
功能高分子-可降解生物材料PHAs
（如作为药物的缓适载体、手术缝线等）。
（2）在自然环境中酶降解 许多细菌和真菌可分泌外解聚酶，有些甚至可
以利用PHB作为唯一碳源生长。
PHAs展望
➢ PHAs作为一种生物可降解的热塑性材料，早 在60年代就已引起了人们的广泛关注，但由 于工业化生产的PHB与聚丙烯的价格相比高 出许多，缺乏相应的市场竞争能力。
可降解生物材料
-聚羟基脂肪酸酯（PHAs）
CONTENTS
1. PHAs简介 2. PHAs合成方法 3. PHAs生物降解 4. PHAs展望
PHAs简介
1.1 PHAs概述
➢ 聚羟基脂肪酸酯(polyhydroxyalkanoates，PHAs) 是原核微生物在受到某种基本营养成分（如N、 P、S、O 或 Mg）的供给限制时，将过量碳源 以碳源和能源形式储存而合成的一类胞内热塑 性聚酯，积累量可占到细胞干重的 30%～80%， 是一种天然的高分子生物材料。
• 容器、瓶、 袋、薄膜等包装材 料；
• 妇女卫生用品、 尿布等； • 合成手性化合物的前体原料。
PHAs简介
1.4 PHAs的应用
人 工 心 脏 瓣 膜
一 次 性 塑 料 制 品
骨 骼 软 组 织
医 用 纱 布
PHAs合成方法
合成 方法
Байду номын сангаас
生物合成法 化学合成法
微生物发酵法 转基因植物法
活性污泥法
1 在提取过程中尽可能减少聚 合物分子量的降低 2 纯度高
性能 改进
与其它可降解材料共混
1 进行侧链修饰，增大分子量 2 采用淬火工艺，解决脆性大 和易老化问题
生物基聚酰胺材料
生物基聚酰胺材料
生物基聚酰胺材料是一类新型的高分子材料，其主要原料来源于天然植物或动物，因此具有良好的环保性和生物可降解性。
生物基聚酰胺材料广泛应用于纺织、医疗、食品包装等领域。
生物基聚酰胺材料具有优异的物理和化学性质，如高强度、高韧性、耐热、耐化学腐蚀等。
与传统的石油基聚酰胺材料相比，生物基聚酰胺材料更具有可持续性和环保性，可以有效减少对环境的污染和资源的浪费。
目前，生物基聚酰胺材料在纺织、医疗、食品包装等领域已经得到了广泛的应用。
在纺织领域，生物基聚酰胺材料可以制成高强度、高耐久性的织物，在户外运动、军事装备等领域得到广泛应用。
在医疗领域，生物基聚酰胺材料可以制成生物医用材料，如缝合线、人工骨骼等，具有良好的生物相容性和生物可降解性。
在食品包装领域，生物基聚酰胺材料可以制成可降解的食品包装材料，可以有效降低对环境的污染。
随着人们对环保性和可持续性的重视，生物基聚酰胺材料的应用前景将会越来越广泛。
未来，生物基聚酰胺材料将会成为高性能、环保、可持续的重要材料。
- 1 -。
生物可降解材料
⽣物可降解材料可⽣物降解的材料有天然⾼分⼦、⽣物合成⾼分⼦、⼈⼯合成⾼分⼦、⽣物活性玻璃、磷酸三钙等。
天然⾼分⼦均为亲⽔性材料,如胶原、明胶、甲壳素、淀粉、纤维素、透明质酸等,它们在⼈体内的降解速度与材料在⼈体⽣理环境下的溶解特性有关。
例如明胶分⼦能够溶于与体液相似pH 值为714 的⽣理盐⽔中,因⽽必须先进⾏交联才能作为材料在⼈体中使⽤[4～6 ] ,其交联产物在⼈体内降解2溶解的速度很快,⼏天内就可被⼈体完全吸收。
与此相对应,在正常⽣理环境下不溶解的天然⾼分⼦,如甲壳素(在酸性环境下溶解) [7 ] ,其降解速率就要慢得多。
磷酸三钙具有良好的⽣物相容性、⽣物活性以及⽣物降解性,是理想的⼈体硬组织修复和替代材料,在⽣物医学⼯程学领域⼀直受到⼈们的密切关注。
医学上通常使⽤的是磷酸三钙的⼀种特殊形态—β-磷酸三钙。
β-磷酸三钙主要是由钙、磷组成，其成分与⾻基质的⽆机成分相似，与⾻结合好。
动物或⼈体细胞可以在β-磷酸三钙材料上正常⽣长，分化和繁殖。
通过⼤量实验研究证明：β-磷酸三钙对⾻髓造⾎机能⽆不良反应，⽆排异反应，⽆急性毒性反应，不致癌变，⽆过敏现象。
因此β-磷酸三钙可⼴泛应⽤于关节与脊柱融合、四肢创伤、⼝腔颌⾯的外科、⼼⾎管外科，以及填补⽛周的空洞等⽅⾯。
随着⼈们对β-磷酸三钙研究的不断深⼊，其应⽤形式也出现了多样化，幵在临床医学中体现了较好的性能。
梁⼽等通过实验发现其溶⾎程度<5%，当β-磷酸三钙被植⼊⼈体内后，其在体液中能发⽣降解和吸收，钙、磷被体液吸收后进⼊⼈体循环系统，⼀定时间后植⼊⼈体的β-磷酸三钙逐渐溶解消失，形成新⾻。
Arai等利⽤β-磷酸三钙多孔陶瓷填充8～15cm 的腓⾻节段缺损，获得了腓⾻再⽣。
平均术后2个⽉即可达到重建。
不会发⽣踝关节及胫⾻的移位。
郑承泽等将β-磷酸三钙与⾃体⾻髓复合应⽤于临床，修复包括肿瘤性⾻缺损和陈旧性⾻折⾻缺损,经术后调查，结果显⽰植⼊材料的成⾻作⽤明显，说明β-磷酸三钙与⾃体⾻髓复合是⼀种治疗⾻缺损理想的⽅法。
聚乳酸(PLA)生物可降解材料资料
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聚乳酸降解概述
❖ 由于乳酸具有旋光性,因此对应的聚乳酸有三种:PDLA、 PLLA、PDLLA(消旋) 。
聚乳酸降解因素
(4)立构规整性的影响：
在碱性条件下， 降解速率为PDLA (PLLA)<P (LDL)A<PDLLA PDLLA 由于甲基处于间同立构或无规立构状态， 对水的吸收
速度较快， 因此降解较快； 而对PLLA及PDLA来说水解分为2个阶 段：第一阶段，水分子扩散进入无定型区，然后发生水解；第二阶段 是晶区的水解，相对来说较为缓慢。 （5)酶
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聚乳酸生物可降解材料
目录
1 2 3 4 5 6
2
2021/4/21
1 生物可降解材料概况
2021/4/21
生物降解材料是20世纪80年代后随着环境、能源等矛盾的凸 显而发展起来的新型材料，作为一种可自然降解的材料，在环 保方面起到了独特的作用，其研究和开发已得到迅速发展，作 为解决“白色污染”最为有效的途径，已引起环境专家、材料 学家及更多领域人士的关注。
聚乳酸的端羧基(由聚合引入及降解产生)对其水解起催化作用， 随着降解的进行， 端羧基量增加， 降解速率加快， 从而产生自 催化现象 。
内部降解快于表面降解， 这归因于具端羧基的降解产物滞留于 样品内，产生自加速效应 。
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PLA的体内降解
❖ 随着降解进行，材料内部会有越来越多的羧基加速内部材 料的降解，进一步增大内外差异。当内部材料完全转变成 可溶性齐聚物并溶解在水性介质中时，就会形成表面由没 有完全降解的高聚物组成的中空结构。进一步降解才使低 聚物水解为小分子，最后溶解在水性介质中。整个溶蚀过 程是由不溶于水的固体变成水溶性物质。
聚乳酸的性能、合成方法及应用
聚乳酸的性能、合成方法及应用一、本文概述聚乳酸（Polylactic Acid，简称PLA）是一种由可再生植物资源（例如玉米）提取淀粉原料制成的生物降解材料，具有良好的生物相容性和生物降解性。
随着全球环保意识的日益增强和可持续发展理念的深入人心，聚乳酸作为一种环保型高分子材料，其研究和应用受到了广泛的关注。
本文将全面介绍聚乳酸的性能特点、合成方法以及在实际应用中的广泛用途，旨在为读者提供关于聚乳酸的深入理解，推动其在各个领域的应用和发展。
本文首先将对聚乳酸的基本性能进行概述，包括其物理性能、化学性能以及生物相容性和降解性等方面的特点。
接着，将详细介绍聚乳酸的合成方法，包括开环聚合和缩聚法等，并分析不同合成方法的优缺点。
在此基础上，文章还将深入探讨聚乳酸在各个领域的应用情况，如包装材料、医疗领域、汽车制造、农业等。
文章还将对聚乳酸的未来发展趋势进行展望，以期为读者提供全面的聚乳酸知识，并为其在实际应用中的创新和发展提供参考。
二、聚乳酸的性能聚乳酸（PLA）作为一种生物降解塑料，具有一系列独特的性能，使其在众多领域中具有广泛的应用前景。
聚乳酸具有良好的生物相容性和生物降解性。
由于其来源于可再生生物质，聚乳酸在自然界中能够被微生物分解为二氧化碳和水，不会对环境造成污染。
这使得聚乳酸在医疗、包装、农业等领域具有广阔的应用空间。
聚乳酸具有较高的机械性能。
通过调整合成方法和工艺条件，可以得到具有优异拉伸强度、模量和断裂伸长率的聚乳酸材料。
这些特性使得聚乳酸在制造包装材料、纤维、薄膜等方面具有显著优势。
聚乳酸还具有良好的加工性能。
它可以在熔融状态下进行热塑性加工，如挤出、注塑、吹塑等，从而制成各种形状和尺寸的制品。
同时，聚乳酸的表面光泽度高，易于印刷和染色，为其在装饰、包装等领域的应用提供了便利。
另外，聚乳酸还具有较好的阻隔性能。
它可以有效地阻止氧气、水分和其他气体的渗透，从而保护包装物品免受外界环境的影响。
医用聚谷氨酸及其材料制品关键技术研发及应用示范
一、概述医用聚谷氨酸（PGA）作为一种生物降解材料，在医学领域具有广泛的应用前景。
其具有良好的生物相容性和可降解性，是一种理想的医用高分子材料。
本文将重点探讨医用聚谷氨酸及其材料制品的关键技术研发以及应用示范。
二、医用聚谷氨酸的特性1.生物相容性医用聚谷氨酸具有良好的生物相容性，可以与人体组织兼容、无毒无害，不易引起排异反应，适合用于医学领域。
2.可降解性医用聚谷氨酸是一种可降解的高分子材料，它可以在体内逐渐分解并被代谢排出，不会对人体造成长期的影响，符合生物降解材料的可持续利用特点。
3.生物活性医用聚谷氨酸具有一定的生物活性，可用于修复组织、支持细胞生长等医学应用领域。
三、医用聚谷氨酸材料制品的关键技术研发1.合成工艺医用聚谷氨酸的合成工艺是关键技术之一，目前主要采用微生物发酵法和化学合成法两种途径。
微生物发酵法具有环保、效率高、投入少等优点，但目前仍需不断改进提高产率和纯度；化学合成法则需要解决废弃物处理和环境污染等问题。
2.改性与功能化为了提高医用聚谷氨酸材料的性能，研究人员进行了大量的改性与功能化研究，包括表面改性、共混改性、接枝共聚等技术，以期改善其机械性能、稳定性和生物活性。
3.材料加工医用聚谷氨酸材料加工技术的研发对于制备各种医用产品至关重要，如支架、缝线、修复膜等。
目前，研究者们正努力探索新的加工工艺，以满足不同医学需求。
四、医用聚谷氨酸材料制品的应用示范1.生物医用器械医用聚谷氨酸材料可以制备各种生物医用器械，如骨修复材料、软组织修复材料、药物缓释载体等。
这些器械具有良好的生物相容性和可降解性，适用于各种临床应用。
2.组织工程医用聚谷氨酸材料在组织工程领域也有着广泛的应用，可以制备支架、膜、微球等材料，用于细胞培养、组织修复和再生医学研究。
3.药物缓释医用聚谷氨酸材料具有较大的比表面积和多孔结构，可以作为药物缓释载体，用于慢释、定向释放药物，提高药物的生物利用度和疗效。
五、结语医用聚谷氨酸及其材料制品的关键技术研发以及应用示范具有重要的理论和实际意义。
PLA是什么材料
PLA是什么材料PLA是什么材料、PLA可分为易着色PLA、本色PLA、白色PLA、黑色PLA、耐溶剂性PLA、耐化学性PLA、耐老化PLA、耐候PLA、耐油性PLA、可降解PLA、环保PLA、医疗级PLA.PLA纤维是由日本、美国等率先开发出来的一种新型绿色环保纤维,是一种高分子材料,其原材料是聚乳酸。
PLA是由再生的植物资源(玉米、小麦、谷物、甜菜等)为起始原料制成,然后经纺丝生成聚乳酸纤维。
这种纤维制品废弃后,借助土壤和水中的微生物作用, 完全分解成植物生长所需要的二氧化碳和水, 是一种完全自然循环的可生物降解环保纤维。
在当前绿色高分子材料的研究开发热潮中,需求迫切、发展快的当属环境可降解高分子材料。
PLA纤维原材料又极其丰富,己被众多专家推荐为“21世纪的环境友好循环材料”,是一种极具发展潜力的生态型纤维。
PLA纤维因为其良好的生物可降解性能被世界所属目,从医疗卫生领域到工农业领域,特别是在纺织加工领域,随着对PLA纤维的研究的不断推进,人们对PLA纤维的认识也越来越深刻。
PLA纤维是一种可生物降解的新型环保纤维。
由于生产PLA纤维的原料一一乳酸是从可再生天然物质发醇制取的, 因而加工乳酸大的优点是不使用石油等化工原料, 从原料到废弃物均可生物降解。
PLA纤维以淀粉制得的乳酸为原料,具有生物降解性,其废弃物埋入土中后,在土壤和水中的微生物作用下,大约经过1-2年的时间,纤维即可被完全分解为C02和H20,从而发生降解。
其产生的二氧化碳可通过植物光和作用减少其在大气中的含量, 对地球环境不会造成污染。
由于这是一个循环过程, 专家们把PLA纤维称为“21世纪的环境循环材料”.专家们预言,通过21世纪初期全球PLA聚合物和纤维的生产规模的扩大, 随着乳酸原料生产成本的降低,其价格会向接近PET纤维发展,其用途将迅速扩展,其经济效益将逐步显现出来。
PLA塑料的玻璃化温度和熔点较低,分别只有57℃和175℃,明显低于涤纶.热定形温度应介于玻璃化温度和熔点之间,加热到140℃时会收缩, 因此聚乳酸纤维产品在加工过程中温度不能过高。
医药用高分子材料——聚乳酸
医药用高分子材料——聚乳酸聚乳酸（PAL）也称为聚丙交酯，属于聚酯家族。
它是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物，原料来源充分而且可以再生。
聚乳酸的生产过程无污染，而且产品可以生物降解，实现在自然界中的循环，因此是理想的绿色高分子材料。
聚乳酸作为一种新型的高分子聚合材料有良好的生物相容性和生物降解性，是FDA认可的一类生物降解材料，最终降解产物是二氧化碳和水，对人体无毒、无刺激，因此聚乳酸及其共聚物已经成为生物医用材料中最受重视的材料之一。
20世纪50年代，由丙交酯（LA）开环聚合制得了高分子量的聚乳酸，但由于这类脂肪族聚酯对热和水比较敏感，长时间未引起人们的足够重视。
直到20世纪60年代，科学工作者重新研究PAL对水敏感这一特征时，发现聚乳酸适合作为可降解手术缝合线材料。
1966年，Kulkami等提出低分子量的PAL能够在体内降解，最终的代谢产物是CO2和H2O，中间产物乳酸也是体内正常代谢的产物，不会在体内积累，因此PAL在生物体内降解后不会对生物产生不良影响。
随后报道了高分子量的PAL也能在人体内降解，由此引发了以这类材料作为生物医用材料的开端。
1 聚乳酸及其共聚物在缓释药物中的作用缓释、控释制剂又称为缓释控释给药系统（sustained and controlled release drug delivery system）,不需要频繁给药，能够在较长时间内维持体内有效的药物浓度，从而可以大大提高药效和降低毒副作用[4]。
聚乳酸及其共聚物被用作一些半衰期短、稳定性差、易降解及毒副作用大的药物控释制剂的载体，有效的拓宽了给药的途径，减少了给药的次数和给药量，提高了药物的生物利用度，最大限度的减少药物对全身特别是肝、肾的毒副作用。
高相对分子量聚乳酸用作缓释药物制剂的载体可分为两种:一是使用聚乳酸制作药物胶囊，可有效抑制吞噬细菌的作用，让药物定量持续释放以保持血药相当平稳；另一种是作为-囊膜材料用于药物酶制剂、生物制品微粒及微球的微型包覆膜，更有效控制药物剂量的平稳释放。
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医用生物课降解型高分子材料
1.聚己内酯（PCL）
这种塑料具有良好的生物降解性，熔点是62℃。分解它的微生物广泛地分布在喜气或厌
气条件下。作为可生物降解材料可把它与淀粉、纤维素类的材料混合在一起，或与乳酸聚合
使用。
2.聚丁二酸丁二醇酯（PBS）及其共聚物
以PBS（熔点为114℃）为基础材料制造各种高分子量聚酯的技术已经达到工业化生产水
平。日本三菱化学和昭和高分子公司已经开始工业化生产，规模在千吨左右。
中科院理化研究所也在进行聚丁二酸丁二醇酯共聚酯的合成研究。目前中科院理化研究所
正在筹建年产万吨的PBS生产线、广东金发公司建成了年产1000吨规模的生产线等。
3.聚乳酸（PLA）
美国Natureworks公司在完善聚乳酸生产工艺方面做了积极有效的工作，开发了将玉米中
的葡萄糖发酵制取聚乳酸，年生产能力已达1.4万吨。日本UNITIKA公司，研发和生产了许
多种制品，其中帆布、托盘、餐具等在日本爱知世博会被广泛使用。
我国目前产业化的有浙江海生生物降解塑料股份有限公司（规模5000千吨/年生产线），
正在中试的单位有上海同杰良生物材料有限公司、江苏九鼎集团等。
4.聚羟基烷酸酯(PHA)
目前国外实现工业化生产的主要为美国和巴西等国。目前国内生产单位有宁波天安生物材
料有限公司（规模2千吨/年），正在中试的单位有江苏南天集团股份有限公司、天津国韵
生物科技有限公司等。
1 晶体结构
PLA其主要合成方法有2种：乳酸的缩聚和丙交酯的开环聚合。常用的高效催化剂
为无毒的锡类化合物(如氯化锡和辛酸亚锡)。乳酸或丙交酯在一定条件下聚合，
都可得到全规、间规、杂规及不规则的PLA，依聚合单体的不同，可分为左旋聚
乳酸(Z—PLA)、右旋聚乳酸(d—PLA)、内消旋聚乳酸(me—PLA)及外消旋聚乳酸
(df—PLA)。
PLA
只要PLA的立体规整度足够高，本体或溶液中的PLA就会结晶。PLA结晶度、晶体
大小和形态均影响制品的性能(如冲击强度、开裂性能、透明性等) 。现已发现
PLA有3种晶格结构，即a晶系，卢晶系，y晶系，它们分别具有不同的螺旋构象和
单元对称性。在不同结晶条件或不同外场诱导作用下，可形成不同类型的球晶。
a晶系是最常见也是最稳定的一种晶型，它可以在熔融、冷结晶以及低温溶液纺
纱等过程中形成 。Sanctis等 最先报道a晶系为假斜方晶体，晶胞三条棱边的边
长a，b，c分别为1．07， 0．645，2．78 nm，晶轴之间的夹角( ，口， )均为
90。。晶胞中PLA分子链的构象为左旋的10
2 性质与性能
2．1 物理化学性质
PLA可表现出2种最大顺序的结构：全规立构和间规立构。具有全规立体结构的Z
—PLA和
d—PLA均为热塑性结晶高分子聚合物，结晶度高达40％ ，但性质硬而脆，不利
于加工。不同比
例的d—PLA和z—PLA，或者the一丙交酯的嵌入，在一定程度上改变了聚合物的
立构规整性，对聚合物性能影响很大。无定形的dl—PLA就是由于d—PLA和Z—PLA
在PLA链中随机排列，破坏了结构的规整性，在结晶性结构中引起缺陷，降低了
材料的结晶能力，因而是非晶型的透
明材料。目前出售的PLA商品一般都是z一乳酸
与d一乳酸的共聚物，d一乳酸的含量会影响PLA
的各种性能¨ J。表1列举了PLA一些性质参
数¨ “J。纯d—PLA或z—PLA的平衡熔融温度
约为207 oC 15]，但通常由于PLA的晶体小，或是
PLA不够纯，致使其熔融温度为170—180℃。
100％结晶PLA的熔融热为93．7 J／g
2．2 力学性能
PLA的力学性能与其相对分子质量、立构规
整性、结晶度等因素有关。表2给出了非晶型
Z—PLA、退火处理Z—PLA和非晶型dl—PLA的
力学性能¨卜¨]。由表2可知，立构规整性好的材
料强度较高，而退火处理能使材料的拉伸强度和
冲击强度明显提高。
2．3 红外光谱表征
在PLA的合成、改性或加工过程中，需要利
用分子中某些基团的红外吸收光谱来表征高分
子材料的组成变化、结晶结构等¨ 。在高分子结
晶过程中，分子链从无序缠结状态变为规整排列
的结晶结构，其分子内及分子间的很多作用会发
生变化，表现在一些基团的红外特征吸收峰会随
着结晶过程进行而发生变化。表3总结了有关
z—PLA分子中各基团的波数 。。 。由表3可
知，这些波数位于600—3 571 cm 处。Younes
等 研究表明，与PLA的晶相和非晶相有关的
谱带波数分别为755，869 cm～。
2．4 降解性能
与大部分热塑性聚合物相比，PLA具有更好
的降解性能。PLA 的降解首先通过主链上的c—O水解，然后在酶的作用下进一步
降解，最终
生成无害的水和二氧化碳。由于具有降解性能，
故人们担心其使用寿命。实际上，PLA的降解速
度相对比较缓和；更为重要的是，PLA的降解总
是在先行水解之后才可能酶解。依照聚合物的
初始相对分子质量、形态、结晶度等，PLA降解的
速度可从几星期到几个月甚至是1—2年。但如
果与微生物和复合有机废料混合埋入地下，它的
降解速度会加快。因此它是一种理想的生物降
解材料，特别适宜于2—3年的短期用途 。
影响PLA降解速度的因素主要有结晶度、玻
璃化转变温度、相对分子质量和介质的pH值等。
Fukuzaki等 研究指出，水先渗入聚乳酸的无定
形区，导致酯键断裂，当大部分无定形区已降解
时，才由晶区边缘向晶区中心逐步降解。晶区降
解速度很慢，因此结晶度大小对降解速度有很大
的影响。玻璃化转变温度低于水解温度则水解
加快 。相对分子质量越小及其分布越宽的
PLA降解速度越快，这是因为相对分子质量越
大，聚合物的结构越紧密，内部的酯键越不容易
断裂，并且相对分子质量越大，降解所得的链段
越长，不易溶于水中，产生的H 越少，使pH值下
降缓慢。酸或碱都能催化PLA水解，介质的pH
值也是影响PLA降解速率的重要因素 。。。
3 应用及展望
PLA主要用在医用、包装、纤维等领域，用途
聚焦于医用领域，涉及药物微球载体、防黏膜、生
物导管、骨科用固定物、骨科手术器件、药物复合
高分子支架、人工骨等。无论是国内还是国外，
PLA专利大都集中于医用材料。从国外公开专
利来看，PLA在纤维和包装方面的应用正成为研
究热点，主要原因是：以乳酸为原料生产的PLA。
性能优于聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等材料，被产
业界称为21世纪最有发展前途的新型包装材
料 。事实上，PLA适用的领域很广，如汽车制
造、服装、餐饮、日用品、环境材料等，只是目前还
存在乳酸生产成本偏高，PLA聚合难等暂时性困
难，限制了它的推广应用。
PLA从可再生资源如淀粉中生产，有利于减
少人类对石油资源的依赖性；它在人体和自然环境
中均可降解，其降解产物(乳酸及其低聚物)对人
体和自然环境的毒性很低。随着人们对环保的日