Biologiskt nedbrytbara polymerer eller biologiskt nedbrytbara polymerer; Biologiskt nedbrytbara polymerer är polymera material som spontant bryts ned som ett resultat av naturliga mikrobiologiska och kemiska processer .
Användningen av syntetiska biologiskt nedbrytbara polymerer är mest relevant för två områden av mänsklig aktivitet - medicin och miljöskydd.
De flesta av de polymerer som används för tillverkning av polymerförpackningar är bioinerta ( polyeten , polypropen , polyetentereftalat , polystyren , etc.) och sönderdelas inte under naturliga förhållanden under lång tid. Detta kräver vissa åtgärder för att ordna bortskaffandet av dem , eller, när det är möjligt, återvinning . Båda processerna är ganska energi- och arbetsintensiva och utesluter inte miljöföroreningar .
Under de senaste åren har ett intensivt arbete utförts med att studera och skapa biologiskt nedbrytbara polymerer (med förbehåll för snabb nedbrytning under påverkan av miljöfaktorer, inklusive de som förstörts under påverkan av mikroorganismer ), som när det gäller prestandaegenskaper närmar sig traditionella polymera material för förpackning. I ett antal främmande länder (Japan, USA, vissa EU-länder etc.) är en betydande del av förpackningsmaterialet redan tillverkat av biologiskt nedbrytbara material. Av dessa bör det noteras: biologiskt nedbrytbara material baserade på sampolymerer av polyhydroxibutyrat och polyhydroxivalerat - Biopol-material (ICI, Storbritannien); baserad på hydroxikarboxylsyra och dess laktid — Novon (Wamer-Lampert & Co, USA); baserad på cellulosaacetat med olika tillsatser och mjukgörare - Biocell (Frankrike); baserad på polyamid -6 (6,6) med tillsatser av naturligt ursprung och syntetiska biologiskt nedbrytbara oligomerer - Mater-Bi (Novomot, Italien). I USA är biologiskt nedbrytbara TONE-förpackningar utomhus baserade på kaprolaktam allmänt tillgängliga .
En av de lovande riktningarna inom detta område är användningen av nanokompositer baserade på biologiskt nedbrytbara polymerer och organomodifierade skiktade silikater (naturliga leror speciellt framställda), som har förbättrade mekaniska och termiska egenskaper, och som också kan sönderdelas i snabbare takt på grund av en minskning av grad av polymerkristallinitet och införande av interkalering i mellanskiktsutrymmet av lerinitiatorer av polymernedbrytning.
I processen för biologisk nedbrytning bryts makromolekyler först ner till fragment med lägre molekylvikt - oligomerer , som sedan bearbetas av bakterier. I slutändan är sönderfallsprodukterna koldioxid och vatten.
Biologiskt nedbrytbara polymerer som används inom medicin, vid kontakt med biologiska medier från en levande organism, kan lösas upp i dessa medier utan att ändra deras molekylvikt eller genomgå biologisk nedbrytning genom följande huvudmekanismer: hydrolys med bildning av oligomera och monomera produkter, enzymatisk hydrolys och fagocytisk destruktion (kroppens skyddande cellulära reaktion) . Under verkliga förhållanden bestäms graden av biologisk nedbrytning av den totala effekten av dessa faktorer. En biologiskt nedbrytbar polymer som används allmänt inom medicin är till exempel en kirurgisk sutur baserad på vattenlösliga polymerer. Det är lovande att använda biologiskt nedbrytbara polymerer som implantat , som gradvis kan ersättas i kroppen av ben, brosk eller annan levande vävnad. Biologiskt nedbrytbara syntetiska biomaterial baserade på polymerer av organiska syror , såsom mjölksyra (PLA, polylaktat ) och glykolsyra (PGA, polyglykolid ), var bland de första som användes inom vävnadsteknik. Matriser baserade på organiska syror utgjorde grunden för skapandet av sådana organ och vävnader som hud, ben, brosk, senor, muskler (strimmig, glatt och hjärt), tunntarm etc. En speciell plats bland materialen för biomatrisbärare är upptagen av kollagen , kitosan och alginat . Kollagen (proteinfraktionen av djurvävnader) har praktiskt taget inga antigena egenskaper. Alginat är en polysackarid från tång . Kitosan är en kvävehaltig polysackarid som erhålls från chitinösa skal av kräftdjur och blötdjur . Det kombinerade preparatet, kollagen-kitosan-komplexet, är godkänt av Ryska federationens hälsoministerium som ett förband, sårläkningsmedel och används redan i klinisk praxis inom kirurgi och tandvård . Biologiskt nedbrytbara polymerer kan användas som läkemedelsbärare i system med kontrollerad frisättning.