聚羥基乙酸\\( PGA\\) 又稱為聚乙醇酸或聚乙交酯，在線性脂肪族聚酯中其結構最簡單，是最早商用的體內可降解高分子材料。早在上世紀 30 年代，高分子化學家 Carothers 就合成了 PGA。1962 年，由乙交酯\\( GA\\) 和丙交脂\\( LA\\) 開環聚合，分別制得相對高分子質量的 PGA 和聚乳酸\\( PLA\\) ，由于其容易降解并且降解產物可被人體吸收，研究人員將其作為可降解手術線取代應用欠佳的膠原手術線。近年來，脂肪族聚酯類生物降解材料研究掀起熱潮，不僅使得 PGA引人注目，而且乙醇酸的各種共聚物也日益引起科學家們的重視。同時，隨著化學合成技術的進一步提高，各種聚羥基乙酸類生物降解高分子材料不斷涌現，新的合成方法被大量報道，應用領域也正逐漸擴大。本文主要概述了聚羥基乙酸及其共聚物的發展概況、合成方法、生物降解性能，并討論了聚羥基乙酸及其共聚物的應用，展望了其發展前景。

1 聚羥基乙酸及其共聚物的合成

1． 1 聚羥基乙酸\\( PGA\\) 的合成
聚羥基乙酸的合成主要有兩種方法: 縮合聚合法及開環聚合法。乙醇酸直接聚合是制備 PGA 的簡單方法，使用直接聚合法得到的聚羥基乙酸的聚合度很低，一般為幾到幾十，強度不能達到外科手術的使用要求。山根和行等將 70%的工業級乙醇酸水溶液，在 170 ～200 ℃下攪拌反應2h，之后蒸出水分。然后再反應 2 h，蒸出未反應的原料，而后得到高收率的 PGA 低聚物。Takahashi 等將乙醇酸先熔融縮聚，然后再固態縮聚，可以得到相對高分子質量的PGA，但得到的聚合物相對分子質量不易控制。

乙交酯開環聚合是制備高相對分子質量 PGA 的常用方法。乙交酯是乙醇酸脫水的二聚體，乙醇酸在 Sb2O2存在下，壓強 5kPa 溫度 180℃得到低聚合物，然后升高溫度降低壓強脫水得乙交酯。Bauds 等在配位開環聚合催化劑辛酸亞錫和十二醇存在下，通過反應使乙交酯開環聚合得高聚合度的聚羥基乙酸。Piotr 和 Janusz用乙酰丙酮鈣為引發劑，開環聚合后獲得了高相對分子質量的乙交酯的均聚物和共聚物。

1． 2 聚乳酸 － 乙醇酸\\( PLGA\\) 的合成
聚 L － 乳酸 － 乙醇酸\\( PLGA\\) 是一種以乙醇酸和 L － 乳酸為原料制備的簡單脂肪聚酯。高相對分子質量的 PLGA通常采用兩步法，即先用乳酸、乙醇酸等分別環化合成丙交酯、乙交酯，然后再進行開環聚合反應。Gilding將乳酸和羥基乙酸分別脫水環化成 LA、GA 兩種單體，然后使 LA和 GA 開環聚合，得到 PLGA 共聚物。

但是開環聚合中 GA、LA 單體的產率低，導致 PLGA 的生產成本較高，為了降低聚乳酸類生物醫用材料的生產和應用成本，研究人員開發了多種制備聚乳酸的方法，如溶液縮聚法、熔融縮聚一擴鏈法和熔融縮聚 － 固相聚合法。在這些方法中熔融縮聚一擴鏈法對提高聚合物相對分子質量具有反應速度快、工藝流程短且操作方便等優點。Fukuzaki等以 HDI 為擴鏈劑，對雙端羥基預聚物進行擴鏈反應，合成了高相對分子質量的 PLGA 聚合物。

以外消旋乳酸\\( D，L － LA\\) 和乙醇酸為原料可合成聚 D，L － 乳酸 － 乙醇酸。在制備 PLGA 時，為了提高其相對分子質量，使用的多為價格昂貴的左旋乳酸\\( L － LA\\) ，卻很少使用價格低廉的外消旋乳酸\\( D，L － LA\\) 。目前 Masatoshi以GA和 D，L － LA 為原料 ，以氯化錫為催化劑 ，質量分數為0． 5% ，在溫度 165℃ 、壓力 70Pa 條件下，通過熔融共聚法合成了一系列不同投料比的 D，L － PLGA。當使用的乙醇酸和外消旋乳酸的物質的量比例相同時，直接熔融聚合法獲得的D，L － PGLA 50 /50 的相對分子質量比 L － PGLA 50 /50 高，可降低 PLGA 50/50 的合成成本。

1． 3 乙交酯 / 丙交脂 / 己內酯三元共聚物\\( PGLC\\) 的合成
聚己內酯具有良好生物降解性和生物相容性，其熔化溫度低，加工性能良好，是一種結晶型的聚酯。為了增大脂肪族聚酯的應用范圍，使其具有更好的物化性質，蔡晴等用辛酸亞錫作催化劑，將乳酸\\( LA\\) 、羥基乙酸\\( GA\\) 、己內酯\\( CL\\) 三種單體直接進行共聚，在組成比例范圍較大的情況下，獲得的共聚物成無定形態。當 GA/LA 固定為比例 1: 1時，隨著己內酯物質的量增加，所得到的共聚物的玻璃化溫度不斷降低。調節 LA、GA、CL 三種單體的比例，可以獲得延展性良好的材料，同時還可以改變共聚物的親水性，從而獲得降解性能不同的材料。

1． 4 聚乙丙交酯 － 聚乙二醇 － 聚乙丙交酯共聚物\\( PLGA － PEG － PLGA\\) 的合成
聚乙二醇\\( PEG\\) 和可生物降解聚酯形成的聚合物可作為藥物緩釋載體溫敏型嵌段，它可以使藥物在常溫下溶于液體，在體溫下轉變為凝膠。PEG 嵌段具有親水性，無毒性，并且在生物體內無抗原性和免疫原性，溶于水和許多有機溶劑。通過共聚合成的三嵌段共聚物，可以將 PEG 特性轉移到共聚物中，從而改善共聚物的生物性能。孫敬茹等用相對分子質量為 1000 和及 4600 的 PEG 為引發劑，將 GA 和 L － LA 單體按不同比例進行共聚反應，合成一系列PLGA － PEG － PLGA 三嵌段聚合物。劉兆民等固定聚乙二醇的用量，在辛酸亞錫催化下，變換乙交酯和丙交脂的投料比可得到不同相變溫度的共聚物。共聚物中 LA 和 GA 的比例越高，其溶膠 － 凝膠轉變溫度越低。

2 聚羥基乙酸及其共聚物的生物降解性能及應用

可降解性是聚羥基乙酸類材料的基本性能，它們主要是通過水作用下裂解酯鍵。聚羥基乙酸的降解是通過主鏈上不穩定的酯鍵水解成為低聚物，然后在生物體內酶或者酸堿的作用下進一步降解為 CO2和 H2O。在現有的可生物降解聚合物中，PGA 的降解速度是較快的，尤其是力學強度衰減很快。

PLA 與 PGA 形成的共聚物可減緩降解速度，PLGA的降解反應可以分為兩個階段，降解前期，僅相對分子質量發生明顯降低，樣品的質量卻沒有明顯減少; 降解后期，樣品的表面出現明顯的孔洞，并且質量明顯下降。PLGA 的前期降解主要是在水作用下，酯鍵發生水解反應，而后期水解則是前期降解產生化合物中含有羧基，羧基再反作用到酯基的再催化水解過程。

2． 1 聚羥基乙酸及其共聚物在制備手術縫合線中的應用
聚羥基乙酸是第一種用作可吸收手術縫合線的高分子聚合物，在可吸收縫合線制備原料中占重要地位; 由于 PGA在組織內力學強度下降較快，人體內臟器官在縫合線降解周期內不能愈合，PLGA 制得的可吸收縫合線，其力學強度高于 PGA 線，在人體內可保持三到四周不降解，可滿足器官愈合時間需求，并且 PLGA 縫合線具有無毒、生物兼容、可在體內外降解的特性，目前被廣泛采用。

2． 2 聚羥基乙酸及其共聚物藥物緩釋系統中的應用
傳統藥物的給藥途徑對藥物無控釋性及組織特異性，初始給藥后藥物大量釋放，其濃度升高明顯，可能對機體存在毒性，同時機體對某些藥物排泄較快，導致多次給藥才能達到治療目的。目前最有效的給藥系統是藥物緩釋系統，它不需要頻繁給藥就能維持有效血藥濃度，而且具有組織特異性的特點，可以明顯提高藥物的治療效果，并且可以降低藥物可能出現的不良反應。

藥物緩釋系統是利用聚羥基乙酸及其共聚物作為藥物的可蝕性載體，將藥物和共聚物制成藥物劑型，進入體內靶部位，然后載體材料被生物降解，使藥物被緩慢釋放出來發揮作用。聚羥基乙酸類產品現在廣泛應用于蛋白質及多肽類藥物的釋放，如胰島素的聚乙丙交脂雙層緩釋片。藥物緩釋系統控制了藥物在機體的釋放部位和速率，有利于藥物達到最佳治療效果。

2． 3 聚羥基乙酸及其共聚物作為骨折固定材料的應用
骨折是骨科臨床上的常見癥狀，目前使用的骨折固定材料多為金屬材料，金屬材料的力學性能與骨組織力學性能不相符，在一定時間內需要二次開刀取出，并且金屬材料在人體內容易引發感染，增加了醫學風險。聚羥基乙酸及其共聚物具有生物降解性，作為骨折固定材料在一段時間后可緩慢降解，不需要二次開刀取出，并且其生物相容性好，不會引發感染風險。Baltzer等在兔子腿骨和皮層骨上研究 PGA 作為固定材料的降解性，結果表明 PGA 生物相容性良好，一定時間內固定材料部分降解，并且在固定材料周圍產生新骨。

2． 4 聚羥基乙酸在生態學上的應用
聚羥基乙酸在生態學上的應用是作為環境友好的完全生物降解性塑料，取代在農業生產中廣泛使用聚氯乙烯塑料。使用聚羥基乙酸制成的塑料農用薄膜具有明顯的優點，目前大量使用的聚乙烯和聚氯乙烯會造成白色污染，但是聚羥基乙酸制成的薄膜在使用幾年后可自動降解，不會土地和水源造成污染。聚羥基乙酸塑料還可用作沙漠綠化、水產用材以及林業生產的保水材料。另外，聚羥基乙酸還可用作控制除草劑的釋放速度的農業藥物緩釋系統，可以減少農藥的使用量，從而不僅降低了農業生產成本，還可以對保護環境做出貢獻。

3 結論及展望

綜上所述，聚羥基乙酸及其共聚物具有良好的生物降解性能，已廣泛應用于藥物緩釋系統、骨折材料、手術縫合線等醫用領域，特別是羥基乙酸 － 乳酸共聚物。同時，聚羥基乙酸及其共聚物用作塑料時，也可解決聚氯乙烯使用造成的白色污染問題。但是，高昂的成本使聚羥基乙烯的應用受到限制?？梢娊档途哿u基乙酸及其共聚物的合成成本，調整聚羥基乙酸的工業合成流程，是以后聚羥基乙酸類材料得到更廣泛應用的關鍵。同時，聚羥基乙酸及其共聚物用作組織工程細胞外基質材料時有細胞毒性，這種情況也不容忽視，將聚羥基乙酸及其共聚物的負影響降低也是科研人員今后研究的方向。

隨著研究水平的不斷提高，聚羥基乙酸及其共聚物以其優越的性能特點，在醫學和生態環境領域一定可以得到更大的突破。

參考文獻

［1］Gilding D K，Reed A M． Biodegradable polymers for use insurgery polyglycolic / poly\\( lactic acid\\) homo － and copoly-mers［J］． Polymer，1979，20\\( 12\\) : 1459 － 1464．
［2］于德梅，曹有名． 可吸收性聚合物聚乙醇酸［J］． 化工新型材料，1996，24\\( 1\\) : 17 －18，29．
［3］楊 慶，郯志清，梁伯潤，等． 人體可吸收醫用材料的發展［J］． 產業用紡織品，2002，20\\( 10\\) : 39 －43．
［4］陳 莉，趙保中，杜錫光，等． 聚羥基乙酸及其共聚物的研究進展［J］． 化工新型材料，2002，30\\( 3\\) : 11 －15．
［5］吳 穎，郭士明，唐聞生． 生物降解聚酯 － 聚乙丙交酯的合成研究及其應用［J］． 化工新型材料，2000，28\\( 1\\) : 22－ 24．
［6］汪朝陽，趙耀明． 聚乙醇酸類生物降解高分子［J］． 廣州化學，2004，29\\( 1\\) : 51 －55．