[发明专利]高分子生物降解材料的动态降解方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子生物降解材料的动态降解方法。

背景技术

生物降解材料，是指在细菌、真菌、藻类等自然界存在的微生物作用下能发生化学、生物或物理作用而降解或分解的材料。其特点是在失去作为材料的利用价值而变成垃圾之后，不但不会破坏生态环境，反而会提高土壤的生物活性。生物降解性能的评价方法是在降解原理的基础上逐步完善起来的，目前主要是通过一些生物化学和微生物学的实验手段来实现。其降解方法大致如下：

（1）野外环境试验：该方法是将试样直接埋在森林或耕田土壤、污泥、堆肥中，或浸在河流或海水中。采用的微生物源是来自这种自然环境中的微生物群。经过一段时间的降解之后，能够检测到降解性高分子材料的质量损失和各项性能的劣化。

该方法的优势是能真实反映试样在自然界中的分解情况。但试验时间长，因土质、微生物种类、温度、湿度等因素的变化，重复性差，同时分解产物难以确定，数据重现性也较差。分解程度只能以质量减少和形态变化来表示，不适宜对分解机理的研究。

（2）环境微生物试验：将待测试样埋入或浸入容器中的微生物群，进行实验室培养。存在的问题是试验的重复性和评价时间虽然均明显优于野外环境试验，但仍不是十分理想。此外该方法不太适合降解产物的测定和解释降解机理，材料添加剂或者混入的共聚物影响结构。

（3）特定微生物体外试验：这种方法的微生物源为能分解、矿化对象高分子的单独分离的微生物。将该微生物接种于试样上进行培养（大多数为液体培养）一段时间后，目测菌落生长情况，使用显微镜观察试样表面的变化，测定其质量损失，并测定试样的分子量等某些特性的变化。这种方法的缺点是步骤比较麻烦，涉及的领域比较广，只能适用于有限的高分子材料。

（4）实验室用降解装置-摇床：用摇床做降解实验时，由于液体冲击所产生的雾沫，容易使降解瓶封口材料潮湿而造成培养物的污染，同时还会形成不均匀浓度的降解溶液；降解溶液久会变质且更换降解溶液比较麻烦，得到的降解数据稳定性很差。

发明内容

本发明的目的是提供一种高分子生物降解材料的动态降解方法，以克服上述现有技术的不足。

本发明的动态降解方法，是在一种持续流动降解装置中实现的，包括如下步骤：将高分子生物材料在一定的温度、一定的压力、特定的酶缓冲溶液且缓冲溶液线速度一定的的条件下，在持续流动态下进行降解，对经过不同时间的降解试验的材料进行检测，即可获得该材料的降解性能；其中所述缓冲溶液是可以更换的且缓冲溶液中所加酶浓度为可控梯度浓度。

优选的，包括如下步骤：将高分子生物材料在温度为5～80℃、压力为10KPa～80MPa、酶缓冲溶液的线速度为100～200mL/min的条件下，在动态下进行降解，对经过不同时间的降解试验的材料进行检测，即可获得该材料的降解性能。

所述的高分子生物材料为聚乳酸-羟基乙酸（PLGA）、聚乳酸（PLA）、聚己内酯（PCL）、聚羟基脂肪酸酯（PHA）、脂肪族聚酯、聚酯醚、聚膦腈、聚原酸酯、聚碳酸酯、聚酸酐或聚氨基酸等，优选为分子量为20000，质量为10g的聚乳酸-羟基乙酸（PLGA）；

所述的酶缓冲溶液，由如下重量百分比的组分组成：

NaAc                       45％～50％

重量分数为36％的HAc溶液    48％～54％

酶                         0.02％～2％

组分的百分比之和为100%。

所述的酶选自酯酶、脂酶、淀粉酶、纤维素酶或蛋白酶；

在做降解试验时可以根据降解速率的需求，把材料纺成比表面积比较大的膜或做成比表面积较小的片材进行降解。

所述动态降解装置，包括设有温度控制系统的溶液池、进料蠕动泵、循环蠕动泵、降解槽和压强控制系统；

所述进料蠕动泵的入口与所述的溶液池的物料出口相连接，进料蠕动泵的出口与降解槽的入口相连接，降解槽的出口与循环蠕动泵的入口相连接，循环蠕动泵的出口与溶液池的入口相连接，所述的压强控制系统设置在降解槽与循环蠕动泵之间的管线上；

与现有的方法相比，本发明的有益效果是：能够定量测定（固体试料的场合）的降解实验结果，评价所需时间为几小时至几天。适用于降解产物的测定和解释降解机理，重复性好，能提高灵敏度，并能较好地进行定量测定。

附图说明

图1为本发明的原理图；

图2为降解槽；

图3为置样板主视图。

具体实施方式