生物可降解塑料PHB的压电性能及在骨移植中的应用蒋凌飞，胡平清尺学化工系北京1084在骨头生长中的可能应用。
骨移植材料要被观察到剪切压电性能和弯曲压电性能。
2.1剪切压电性能由于在实际中，在晶体作用切应力比较困难，检查切应变也不方便，因此常采用沿着薄膜取向的45方向作切型。此时样品受到正应力作用0，在方向就可测量其压电常数，引言压电聚合物可分为两类，类是生物高分子，如蛋白质DNA另类是合成的极性聚合物，如聚偏氟乙烯等。后者的压电性被归于剩余极化与尺寸变化的耦合。而前者是由于分子聚3羟基丁酸酯，及0羟基丁酸与0羟基戊酸共聚物，是可由微生物发酵得到的类热塑性聚合物。它具有可完全生物降解性和良好的生物相容性。其降解产物为3羟基丁酸或羟基戊酸。在人体血液中可发现含有浓度为3lOmgパOOmI血液的p羟基丁酸。PHB和PHBV还具有压电性，其压电机理与蛋白质类似，压电值与骨头相当。骨头的压电忭找制！。自身。长机理的观点已流行2.在许多实骏1研宄了外加讲小电流对骨头加速生长的加速作用31.因而户曰巳及其共聚物作为未来骨移植材料受到了广泛的关注。
2PHB及其共聚物的m电性能户可利用微生物在30和，印。0的限氮条件用果糖或酸作为培养基发酵得到。微生物在含酵母的营养素上生长，细胞随后在无氮的含乙酸钠和丙酸钠的基体上，在口啼。030下培养48可得到，阳从的化学结构为4，邮，的化学结构为生物发酵得到的，1具有全同立构，每个单体有个手性碳原子处于，构型，因而具有光学活性。分子被认为具有螺旋构象。，射线纤维衍射能量*低态分析及交叉*小乘法分析均认为日晶体属正交晶系，两螺旋轴沿着分子链伸展的方向，由于晶体类型属于正交晶系的222点群，因此只在切应力YAndo等人研宄了PHB及PHBV的剪切压电性能K5，发现在玻璃化温度区域发生了显著的压电松弛；结果温度对压电应变常数，14=，部，代虚部出4的影响，代实从1可以看到压电应变常数44=，14如1中实数部分心4随着温度的变化而变化。在玻璃转变温度101左右，随着温度的升，PHB2中的l，PHBV含量17ㄇ摩尔分数的2中的3的，均减少，但后者的减少幅度垲小。而采E仿处理的PHBVIYIIU7摩尔分数的HV2中的2以及未处理的，出含量25摩尔分数的2中的4的，4在玻璃化转变温度区域随着温度增加而增加。进步，为什么在玻璃化转变温度区域会发生压电松弛。压电效应主要来自收稿日期19989聚合物的结晶性能。当外力施加后，晶区内的分子的偶极子旋转，导致电极化；而玻璃化转变，主要是由非晶区的分子热运动，36对于这样的两相系统提出了种球面模型其意2所不。
相1是无压电效；1.它乜含无规构象的无取向的非晶区分子。相2为具有压电效应的区，它包括取向的结晶区和取向的非晶区。相2分散在相1中。
对于共聚物25，75出以及个用氯仿处理的共聚物17.83.它们的松弛效应圮由厂非品区的弹性及介电松弛造成的。而对于PHB以及未用氯仿处理的共聚物17HV，83HB.fillJllMV，Kirjtl5；femitffillftlXl的非晶区中，压电常数是松弛的，并且符号与结晶区所产生的压电效应的符号相反。，等人认为可能由于出的分子刚性高，存在于晶区与非晶区界面处的取向非晶区能够保持其取向，而对于，当含量较大时，或者采用氯仿处理，由于分子刚性降低，从而减少了其取向的非晶区。这就较好解释了前者压电常数下降，而后者却，大的现象。
为什么取向非晶区的压电常数符号与晶区的相反，这并不完全清楚。或许是由于晶区中的分子是维有序的，而取向的非晶区分子是维有序的，其分子距离为无规分布。由于分子间作用力的差别，应力诱导的偶极子旋转方向变得相反。据报道，对于取向的纤维素乙酸酯晶体薄膜，当温度增加或者晶体中发生水合作用时，压电常数的符号会发生变化。
阶比等人研究了取向的结晶纤维聚2，2甲基丙内酯，的低程度拉伸下的可逆弹性效应，认为这可能是由于可逆的螺旋构象转变到平面锯齿形构象的缘故17与口类比，3建议口册非晶区域在冷拉下，构象转变到伸直链构象8.3.
对于，册以及，衍射试验农明存在相。，指出的是，可能不是转变。因为相不是由0相转变过来的，而是由晶区之间的无定形区形成的。因此相是形成的，而不是转变来的，型构象并不是全反式，亦不是完全的伸直链。
2.2PHB的弯曲压电效应33，3在953年报道1竹头的弯曲压电效应1.对于体内的湿骨头，弯曲效应产生的电位差主要是由于穿过骨基体的离子流动造成的，称为流动位差。
采阁4所小的装置来测量阳的巧曲压电常数。
当试样在，方向弯曲时，极化强度尸1可为P=C.s7.S+fMdT3Ckl其中15是与户1及7平面的剪切应力75有关的剪切压电常数⑶是与朽及沿着厚度方向的拉伸应力的梯度有关的弯曲压电常数。030等于2方向的弹性模量与弯曲部分的半径之比。
4，以定频率的正弦负荷施加于距夹持的电极2处，测量两电极产生的电压，与2的关系如下其中4是厚度方向的介电常数。分别是试样的宽度和厚度。
研究结果明弯曲压电常数具有各向异性，当弯曲方向垂直于分子取向的方向时，具有*大值。其弯曲压电常数约为0.51.018，问而干骨头据报道约为210180，干肌腱约为217；阶对于取向极化的约为5具有螺旋构象的多肽分子的剪切压电常数的理论计算已经报道过。对于螺旋构象的分子的弯曲压电常数也应当进行类似的估算而，阳的分子较多肽的史为简单。大而对于这方面的研宄，阳8是个非常合适的模型材料。
3PHB及PHBV的复合材料的jR电性股说来，1纯的口出成，骨折恢义小。弥度可能不够或降解速率不可随意控制。因而般更多采用复合材料。
0，以63等人研宄了共聚物93册7与玻璃粉末75 106的从介村料的讯电性能12.玻璃粉末在其起着增强作用研究结果日月口与玻璃粉末的复合料的以电性质与骨头较为类似。骨头的36即应变产生的电位差值大约为6而该复合材料约为，3，50载荷大小对86口的影响，骨头显了种线性增大的关系，而复合材料从种非线慢的关系，载荷施加的频率的影响，施加方形负载时，36曲线具有不对称性。这是由于卸载阶段；试样的松弛效应造成的。当频率，加时，松弛效应减少，当频率达到约1七时。产生的36接近方形波。，1也的频率范围属于人的生理范畴。频率对骨头的压电效应与此类似所以，无论从压电效应的强度还是对负载的反应来看，该复合材料和骨头都且有可比拟性，而0阶，65等人还设计了种玻璃，强的户响93册7与完全可溶的磷酸酯的复合材料31这种玻璃生产时具有明确的溶解速率，它可望用来控制该复合材料的综合降解过程，包括质量损失和力学性能的变化。该复合材料的压电效应被测结果明，应变产生的电位差与骨头的数量级相似。体内以及体外的研究均吼复合材料的行为与它的可溶性具有4任骨科移植中的应用目前，己有大类可降解的聚合物可供在外科手术中使用这些基本上为聚1乙交酯的共聚物或共混物。对于这些材料减少骨折产生的裂缝。这些材料的发展主要在两个前沿，是传统的骨折固定板材的设计，另类是制作些简单的移植物，对骨进行修复，当骨组织长好后，而其自身在体内发生降解。
口阳及，阳7的降解机理，在体外主要有热降解酶催化降解以及水解降解。在体内其降解机理主要为水解降解。问0 18等人通过对，把及其共聚物进行7射线的照射发现在2.17203，剂，休内的降解，率远高尸体外。推测在人体内免疫系统存在种酶。能对其进行催化降解但需要预先对聚合物进行活化。影响降解速率的因素很多。有降解介质聚合物分子量温度试样的形状。比面积。结晶度等15.尽竹尚无统的标准比较芥类生物降；聚合物的降解速率，但可以认为PHB及PHBV的降解速率相对聚乳酸聚乙交酯等是较慢的。因而如何通过共混及其它方法对其进行调，以适合细胞的生长，是项重要的工作。
阳，出7具与骨头戈似的压电效应。这付帮助骨折轻基磷灰石等些磷酸盐的复合材料移入动物骨缺损处进行研宄，发现12个月内并无不良反应，并在材料周围长出新骨1619.用，阳，的膜做人骨细胞的培养。发现细胞能够粘附殖1.，阳，册7还能做成多孔材抖。以忡适应细胞的长。
5结语虽然国外己对PHBPHBV及复合材料进行了些研究。但仍存些问跑不是也例如在9册中为1取向1.品的压电符号与取向晶区相反等。又因为出的结构与多肽类似，但汜为茼因而，巳压电性的研宄付于迅步的生物分于的压电性研宄具有很好的指导作用。
而通过别的材料与PHB及PHBV进行复合。通过调整比率或选择不同材料，可以对生物降解过程进行控制。从而适应不同阶段的骨折修复。而这些不同条件对其压电性能可能造成定影响。可以在这者中找到*合适方案，以便对骨折修复产生良好效果。
可进步对PhBPHBV及其复合材料的压电研宄，无论在理论上还是在实践上都具有定的意义，蒋凌飞男，1976年生。湖南道县人。1997年毕于北航材料科学与工程系高分子材料专业，获工学学士学位。同年进入清华大学化工系高分子材料专业攻读硕士学位。现研宄方向为生物可降解喂料出及其共聚物的改，加工阪学上的用国家科委九重大资助项目。
胡平男。1945年生，辽宁义县人，北京清华大学化工系副教授。中国塑料工程学会塑料改性专业委员会常务理事。1964年入清华大学化学工程系学习。1970年毕业留校任教。从事高分子成型加工与高分子物理的教学工作，1989年月至1991年12月在美国俄亥俄州州立大学进修，主要研宄方向1生物可降解塑料，及其共聚物的改性加工与医学上应用国家科委九重大资助项目；2超高分子量聚乙烯改性与工业上的推广应用石化总公司资助项目，已在国内外刊物和学术会议上发论文50余篇。为中国实用百科大辞典和高分子辞典撰词多条。
