聚乳酸（PLA）是一種新型的生物基及可再生生物降解材料，使用可再生的植物資源（如玉米、木薯等）所提出的淀粉原料制成。淀粉原料經(jīng)由糖化得到葡萄糖，再由葡萄糖及一定的菌種發(fā)酵制成高純度的乳酸，再通過化學(xué)合成方法合成一定分子量的聚乳酸。其具有良好的生物可降解性，使用后能被自然界中微生物在特定條件下完全降解，最終生成二氧化碳和水，不污染環(huán)境，這對(duì)保護(hù)環(huán)境非常有利，是公認(rèn)的環(huán)境友好材料。
1、PLA降解機(jī)制
聚乳酸（PLA）分子結(jié)構(gòu)式如圖，其中的酯鍵易水解，能在體內(nèi)或土壤中經(jīng)微生物的作用降解生成乳酸，代謝最終產(chǎn)物是水和二氧化碳，所以對(duì)人體不會(huì)產(chǎn)生毒副作用，使用非常安全。因此聚乳酸已經(jīng)被應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、藥學(xué)等許多方面，如用作外科手術(shù)縫合線、藥物控制釋放系統(tǒng)等等。
由于乳酸具有旋光性,因此對(duì)應(yīng)的聚乳酸有三種：PDLA、PLLA、PDLLA(消旋) 。
PLLA和PDLA是部分結(jié)晶高分子，力學(xué)強(qiáng)度較好，常用作醫(yī)用縫合線和外科矯形材料。藥物控釋制劑常采用PLLA和PDLLA,但更多的是使用PDLLA。PLLA的降解產(chǎn)物L(fēng)-乳酸能被人體完全代謝，因而比D-PLA更具競爭力。
2、體內(nèi)降解
PLA的水解是個(gè)復(fù)雜的過程，主要包括4個(gè)現(xiàn)象：吸水、酯鍵的斷裂、可溶性齊聚物的擴(kuò)散和碎片的分解。
降解的主要方式：本體侵蝕。
PLA材料浸入水性介質(zhì)中或植人體內(nèi)后，首先發(fā)生材料吸水。水性介質(zhì)滲入聚合物基質(zhì)，導(dǎo)致聚合物分子鏈松弛，酯鍵開始初步水解，分子量降低，逐漸降解為低聚物。
聚乳酸的端羧基(由聚合引入及降解產(chǎn)生)對(duì)其水解起催化作用，隨著降解的進(jìn)行，端羧基量增加，降解速率加快，從而產(chǎn)生自催化現(xiàn)象。
內(nèi)部降解快于表面降解，這歸因于具端羧基的降解產(chǎn)物滯留于樣品內(nèi)，產(chǎn)生自加速效應(yīng) 。
隨著降解進(jìn)行，材料內(nèi)部會(huì)有越來越多的羧基加速內(nèi)部材料的降解，進(jìn)一步增大內(nèi)外差異。當(dāng)內(nèi)部材料完全轉(zhuǎn)變成可溶性齊聚物并溶解在水性介質(zhì)中時(shí)，就會(huì)形成表面由沒有完全降解的高聚物組成的中空結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步降解才使低聚物水解為小分子，最后溶解在水性介質(zhì)中。
整個(gè)溶蝕過程是由不溶于水的固體變成水溶性物質(zhì)。
宏觀上是材料整體結(jié)構(gòu)破壞，體積變小，逐漸變?yōu)樗槠?，最后完全溶解并被人體吸收或排出體外；
微觀上是聚合物大分子鏈發(fā)生化學(xué)分解，如分子量變小、分子鏈斷開和側(cè)鏈斷裂等， 變?yōu)樗苄缘男》肿佣M(jìn)入體液，被細(xì)胞吞噬并被轉(zhuǎn)化和代謝。
3、體外降解
聚乳酸的分解有兩個(gè)階段：經(jīng)水解反應(yīng)分解之后再靠微生物分解。
在自然環(huán)境中首先發(fā)生水解，通過主鏈上不穩(wěn)定的酯鍵水解而成低聚物，然后，微生物進(jìn)入組織物內(nèi)，將其分解成二氧化碳和水。在堆肥的條件下（高溫和高濕度），水解反應(yīng)可輕易完成，分解的速度也較快。在不容易產(chǎn)生水解反應(yīng)的環(huán)境下，分解過程是循序漸進(jìn)的。
微生物在自然界中普遍存在，聚乳酸可以被多種微生物降解。如鐮刀酶念珠菌，青霉菌，腐殖菌等。
不同細(xì)菌對(duì)不同構(gòu)形的聚乳酸的降解情況是不同的。研究結(jié)果表明，鐮刀酶念珠菌、青霉菌都可以完全吸收D,L 乳酸，部分還可以吸收可溶的聚乳酸低聚物。
4、降解的影響因素
1）pH值
酸或堿都能催化PLA水解。聚乳酸在堿性條件下降解速率>酸性條件下降解速率>中性條件下降解速率。
2）結(jié)晶度
降解過程總是從無定形區(qū)到結(jié)晶區(qū).這是由于結(jié)晶區(qū)分子鏈段堆積緊密， 水不容易滲透進(jìn)去。先滲入無定型區(qū)，導(dǎo)致酯鍵的斷裂，當(dāng)大部分無定型區(qū)已降解時(shí)，才由邊緣向結(jié)晶區(qū)的中心開始降解。在無定型區(qū)水解過程中，生成立構(gòu)規(guī)整的低分子物質(zhì)，結(jié)晶度增大，延緩了進(jìn)一步水解的進(jìn)行。
3）分子量及分子量的分布
分子量與降解速率成反比。分子量越大， 聚合物的結(jié)構(gòu)越緊密， 內(nèi)部的酯鍵越不容易斷裂；而且，分子量越大，經(jīng)降解所得的鏈段越長， 不易溶于水中，產(chǎn)生的水和氫正離子越少，使pH 值下降緩慢，這也是其降解速率比低分子量聚乳酸的低的原因之一。
對(duì)于平均分子量相同的聚合物來說，分子量分布越寬，降解速率越快。這是因?yàn)榉肿恿枯^小的聚合物先分解后， 環(huán)境pH值由中性向酸性轉(zhuǎn)變，從而加快了降解速度。
4）立構(gòu)規(guī)整性的影響
在堿性條件下，降解速率為PDLA(PLLA)<P(LDL)A<PDLLA
PDLLA 由于甲基處于間同立構(gòu)或無規(guī)立構(gòu)狀態(tài)， 對(duì)水的吸收速度較快，因此降解較快；而對(duì)PLLA及PDLA來說水解分為2個(gè)階段：第一階段，水分子擴(kuò)散進(jìn)入無定型區(qū)，然后發(fā)生水解；第二階段是晶區(qū)的水解，相對(duì)來說較為緩慢。
5）酶
聚乳酸主鏈上含有酯鍵，可以被酯酶加速降解。
如根霉屬菌酯肪酶、豬胰腺酯肪酶、豬肝臟的梭基酯酶
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