摘要
聚乳酸（PLA）是一种来源于玉米、甜菜、小麦秸秆等可再生资源的热塑性生物基聚合物，因其良好的可降解性、生物相容性及成型加工性能，在生物医用领域受到广泛关注。本文系统综述了PLA的来源、分子结构及其环境降解机制，重点探讨了其在组织工程支架、可吸收医疗器械、药物递送系统、心血管植入物及口腔修复等领域的应用进展。PLA不仅可在自然或生物环境中高效降解为乳酸，并代谢为无害产物，还可通过与无机材料（如羟基磷灰石）复合显著增强其力学性能和生物活性。凭借绿色环保、性能可调及生物功能适应性强等优势，PLA有望在未来的医学材料与可持续健康技术中发挥重要作用。
1. 引言
全球每年生产约1.4亿吨石油基聚合物，大量工业废弃塑料进入生态系统，且由于塑料难以被微生物降解，自然界尚无有效降解合成塑料的酶结构。随着各国限制塑料袋以减少“白色污染”，生物塑料作为可降解替代品备受关注。塑料的生物降解性取决于其化学结构和最终产品组成，而非仅原材料来源。可降解塑料包括基于天然可再生资源的多糖、蛋白质、脂质及生物聚酯（如聚乳酸PLA）等，也包括石油基合成可降解塑料。虽然石油基不可降解塑料仍占主导，但环境和经济压力及石油资源减少使可降解聚合物具有更大吸引力。
2. 聚乳酸生物降解
聚乳酸（PLA）作为一种典型的生物基聚酯，因其绿色环保特性和独特分子结构成为研究热点。PLA主要由玉米、甜菜、甘蔗等可再生资源合成，主链含易水解酯键(图1)，降解后生成无毒乳酸，最终被微生物代谢为二氧化碳和水，体现出良好的环境友好性。相比其他生物降解塑料，PLA降解路径明确且高效，保障其在自然环境中的降解性能，通常的降解手段是堆肥降解，温度需要60℃及以上。此外，聚乳酸在农业、包装及生物医用等领域应用广泛，因此深入研究PLA的降解机制对于推动其绿色应用和产业发展具有重要意义。
图1. 聚乳酸结构式。
聚乳酸作为一种绿色可降解材料，其降解机制是其环保性能的重要体现。PLA的降解过程主要依赖于其聚合物主链中酯键的水解反应，最终在特定环境下被分解为乳酸单体。乳酸可以进一步被微生物代谢为二氧化碳和水，因此PLA的降解产物对环境无害，具有良好的环境友好性[7-9]。在自然界中，PLA的降解通常经历两个阶段：首先是非酶水解，即水分子在适宜的温度、湿度和pH值条件下逐步断裂PLA主链中的酯键，形成低分子量的片段；随后，这些片段被微生物分泌的酶进一步降解，并通过其代谢作用最终矿化为CO₂和H₂O。这一过程称为“生物降解”，可在堆肥、高湿或特定微生物富集环境中显著加快 (图2)。
图2. PLA在自然界的循环[1]
注：光合作用（Photosynthesis），降解（Degradation），加工（Processing），合成（Synthesis），乳酸（Lactic acid），发酵（Fermentation），生长培养基（碳源）（Growth media (carbon sources) ），水解（Hydrolysis），淀粉（Starch），食品处理（Disposal of food），农产品（Agricultural products）。
3. 聚乳酸在生物医用领域的应用
近年来因PLA优异的生物相容性、生物可降解性、力学性能以及良好的加工成型能力，在生物医用领域得到了广泛关注和深入研究。特别是在追求绿色、可持续医疗材料的背景下，PLA被视为极具潜力的替代材料之一，应用领域不断拓展，涵盖从基础支架构建到智能药物输送系统等多个层面（图3）。
图3.聚乳酸在医学领域的多元应用，涵盖药物递送系统（肿瘤、基因治疗、疫苗等，借助纳米颗粒）、骨科（骨、韧带、软骨修复，涉及固定器、靶向给药）、组织再生工程（纳米纤维、3D 打印用于神经、心血管、皮肤、口腔组织）及外科与医疗器械（缝合线、绷带、支架、网片、球囊、抗菌材料等），展现其在医学多场景的应用价值[2]
3.1 组织工程支架
在组织工程领域，PLA因其可调控的降解速率和力学性能，被广泛用于构建多种类型的组织支架。例如，通过3D打印、电纺丝或冷冻干燥等方式制备的PLA支架可模拟天然细胞外基质（ECM）结构，为细胞的黏附、生长、分化提供良好微环境。尤其在骨组织工程中，PLA常被用于构建承力支架，并与羟基磷灰石（HA）、β-TCP等无机材料复合，提升其生物活性和成骨诱导性（图4）。在软组织修复如皮肤、神经、软骨组织中，PLA基纳米纤维膜也显示出良好的细胞亲和性和组织整合能力[3-4]。
图4. 3D 打印聚乳酸（PLA）支架用于成骨细胞与骨髓间充质干细胞（MSC）培养流程，含不同孔径（1000μm、750μm、500μm）支架初始接种及 21天培养后细胞生长情况，对比两种细胞在 750μm孔径支架培养差异[4]
3.2 可吸收植入器械
PLA在临床上已有多个成熟应用，尤其是在可吸收医疗器械领域表现突出。PLA制成的可吸收缝合线、骨钉、螺钉及组织固定片等器械，可在完成其物理功能后在体内逐步降解为乳酸并被代谢排出，从而避免传统金属植入物可能引发的慢性炎症、移位及二次手术移除的风险。这种“植入即消失”的特性，极大地提升了患者的术后体验与安全性[5]。
3.3 药物递送系统
利用PLA的可控降解特性，可将其设计为微球、纳米粒子、载药膜或注射型水凝胶等多种药物递送平台（图5）。PLA基药物载体能够通过调节分子量、共聚物结构和表面修饰，实现药物的持续释放、靶向递送和生物利用度提升。例如，PLA-PEG共聚物构建的纳米粒可用于抗癌药物如紫杉醇的递送，显著提高其在肿瘤部位的富集与疗效，同时降低系统毒性。此外，抗生素、激素、疫苗等的局部或全身输送也展现出良好应用前景[6]。
图5. 基于聚乳酸衍生物的药物递送系统及进展[6]
3.4 心血管应用
随着对可降解心血管植入物的研究深入，PLA及其共聚物被用于开发生物可降解血管支架（BVS）和人造血管替代物。在介入治疗中，传统金属支架可能导致血管长期机械刺激及再狭窄，而PLA基支架在完成血管支撑后逐步降解，可有效促进血管再生和功能恢复，避免永久植入带来的并发症。此外，PLA膜材也被研究用于制备心脏瓣膜替代物，具有良好的形态保持能力与耐久性[7]。
3.5牙科与口腔应用
在口腔医学中，PLA被广泛应用于牙槽骨修复支架、引导骨/组织再生膜（GBR/GTR膜）和可降解种植体辅助材料[8]。其良好的成型性及降解特性使其适用于复杂形貌的颌面区域，并可通过载药方式赋予抗菌、防感染等附加功能（图6）。电纺PLA纳米纤维膜也被证实有助于牙周组织再生，促进牙龈与骨组织重建[9]。
图6. 具有抗菌黏附性能、通过阶段性定向离子释放用于骨再生的双层Cu&Sr- HAp/PLA膜的示意图[8]
3.6创伤敷料与屏障膜
PLA基材料还广泛用于创伤敷料、手术屏障膜等短期使用但需高生物相容性的领域。通过调控其孔隙率和结构，可制备具备良好透气性、适度吸液性和生物屏障功能的伤口敷料，有助于减少感染并加速组织修复。特别是与天然多糖如壳聚糖、明胶等复合，可进一步增强其止血、抗菌和促愈合性能[10]。
4. 结论与展望
聚乳酸在生物医用领域已展现出卓越性能和广阔前景，从传统的可降解手术器械拓展至个性化组织工程、智能药物递送及高端植入装置等多个前沿方向。未来，通过共聚改性、界面工程、生物活性功能化及与智能材料（如温敏、pH敏感高分子）的融合，PLA有望在再生医学、精准医疗及植入式诊疗系统中发挥更关键的作用。伴随材料科学与临床需求的持续推进，PLA将在推动下一代绿色、智能医疗器械发展中扮演重要角色。
参考文献
1. Xiao L, Wang B, Yang G, et al. Poly (lactic acid)-based biomaterials: Synthesis, modification and applications [J]. Biomed Sci, Eng Technol, 2012, 11: 247–282.
2. Yang Z, Yin G, Sun S, et al. Medical applications and prospects of polylactic acid materials [J]. iScience, 2024, 27(12).
3. Zhang B, Zhang J, Wang L, et al. 3D printed bone tissue regenerative PLA/HA scaffolds with comprehensive performance optimizations [J]. Mater Design, 2021, 201: 109490.
4. Fairag R, Nixon B, Khan W S, et al. Three-dimensional printed polylactic acid scaffolds promote bone-like matrix deposition in vitro [J]. ACS Appl Mater Interfaces, 2019, 11(17): 15306–15315.
5. Middleton J C, Tipton A J. Synthetic biodegradable polymers as orthopedic devices [J]. Biomaterials, 2000, 21(23): 2335–2346.
6. Allen C, Evans J C. 'Hip to be square': Designing PLGA formulations for the future [J]. J Controlled Release, 2020, 319: 487–488.
7. Waksman R, Pakala R. Bioresorbable vascular scaffolds—basic science, current clinical status, and future directions [J]. Circulation Res, 2016, 118(3): 351–364.
8. Zhang L, Li Z, Fu Y, et al. Phased ions‐release bilayer‐guided bone regeneration membrane with nanostructure‐mediated antibacterial adhesion [J]. Small Struct, 2025, 6(2): 2400408.
9. Zhu M, Yang X, Jiang H, et al. Electrospun nanofiber membranes for periodontal regeneration: A review [J]. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, 2018, 6: 174.
10. Boateng J, Catanzano O. Advanced therapeutic dressings for effective wound healing—A review [J]. J Pharm Sci, 2015, 104(11): 3653–3680.
首先，聚乳酸来源主要还是玉米，甜菜，秸秆等，与大米无关。
其次，摘要中与羟基磷灰石复合显著提升其力学性能在后续讨论和文献中并未有支撑，反而是文献中提到的羟基磷灰石复合材料力学性能有所下降。
聚乳酸的结构式建议自己通过软件绘画，文章中图片水印甚至都未去除。
然后，文章作为降解的论述主要集中在聚合物的降解方式，并未讨论聚乳酸材料的降解能力和降解方式，建议后续补充并添加参考文献支撑。
最后，参考的支架文献其强度并不强，建议多补充文献参考。
作者：amier
作者邮箱：550074745@qq.com
审稿人：边新超
编辑：朱真逸