Grundkenntnisse in PHA

Polyhydroxyalkanoat (PHA), ein intrazellulärer Polyester, der von vielen Mikroorganismen synthetisiert wird, ist ein natürliches Polymer-Biomaterial.

In mikrobiellen Zellen, insbesondere Bakterienzellen, gibt es eine große Anzahl polymerer Polyester – Polyhydroxyalkanoate (PHA).Dies ist ein natürliches Polymer-Biomaterial.Es bezieht sich nicht speziell auf ein bestimmtes Polymer, sondernein allgemeiner Begriff für eine Klasse von Polymeren mit ähnlicher Struktur und unterschiedlichen Eigenschaften.

PHA hat ungefähr erfahrenvier Entwicklungsstufen.

Die erste Generation von PHA, Polyhydroxybutyrat (PHB), wurde in den 1980er Jahren von der Chemie Linz AG in Österreich in Massenproduktion hergestellt (Jahresproduktion 100 Tonnen).Als das am frühesten entdeckte Material der PHA-Serie ist PHB auch die einfachste und häufigste Struktur in der PHA-Familie.Es verfügt über eine hohe Strukturregelmäßigkeit, harte und spröde Eigenschaften und seine mechanischen Eigenschaften und sein Schmelzpunkt ähneln denen von Polypropylen (PP);aber die Bruchdehnung ist gering, die Sprödigkeit hoch.Daher kann PHB normalerweise nicht als einzelnes Material verwendet werden und muss modifiziert werden, um eine anwendbare Leistung zu erzielen.

Die zweite Generation von PHA, Polyhydroxybuttersäure-Copolyester (PHBV), wurde in den 1980er Jahren von ICI kommerzialisiert.PHBV ist ein PHA-Copolymer mit einem Molekulargewicht von über 300.000.Als Weiterentwicklung des PHB-Produkts der ersten Generation hat PHBV seine Elastizität nach Zugabe von 3-Hydroxyvalerat (3HV)-Monomer erheblich verbessert.Da es in Kompost, Erde, Meerwasser und anderen Umgebungen vollständig zersetzt werden kann, weist es außerdem eine gute Biokompatibilität und eine hohe Barriereleistung gegenüber Flüssigkeiten und Gasen auf, was PHBV zu einem idealen Material für die Gewebezüchtung von Menschen zur Herstellung medizinischer Nähte macht.Draht, Knochennägel usw. und kann auch als landwirtschaftlicher Mulch verwendet werden,Einkaufstüten, Geschirr und Lebensmittelverpackungsmaterialien.Derzeit wurde der Produktionsprozess von PHBV-Produkten weiterentwickelt und in Golf-Trays angewendet.Einweggeschirr, Filme, Platten, Verpackungen und andere Bereiche.

Die dritte Generation von PHA – Poly-3-hydroxybutyrat-3-hydroxyhexanoat (PHBHHx). Seit 1998 haben das Mikrobiologielabor der Universität Tsinghua und das Guangdong Jiangmen Biotechnology Development Center zum ersten Mal weltweit erfolgreich Hydroxybuttersäure entwickelt. Die industrialisierte Produktionstechnologie des Copolymers PHBHHx mit Hydroxycapronsäure und realisiert eine großtechnische Produktion.Im Vergleich zu PHBV weist PHBHHx eine geringere Kristallinität und eine höhere Duktilität auf und seine Leistung ist mit der von Polyethylen (PE)-Kunststoffen vergleichbar.

Das PHA der vierten Generation – ein Copolymer aus Poly-3-hydroxybutyrat und 4-hydroxybutyrat (P3HB4HB oder P34HB) – hat gute filmbildende Eigenschaften und physikalische Eigenschaften, aber eine schlechte Hydrophilie.Das PHA der vierten Generation hat gute Anwendungsaussichten im Bereich der Tissue-Engineering-Forschung gezeigt, beispielsweise als Gerüstmaterialien im Bone-Tissue-Engineering zur Beladung menschlicher mesenchymaler Knochenmarksstammzellen usw

Denn PHA weist gleichzeitig eine gute Biokompatibilität, biologische Abbaubarkeit und thermische Verarbeitungsleistung von Kunststoffen auf.Daher kann es als biomedizinisches Material verwendet werdenbiologisch abbaubare Verpackungsmaterialienzugleich, der sich in den letzten Jahren zum aktivsten Forschungs-Hotspot im Bereich Biomaterialien entwickelt hat.PHA verfügt außerdem über viele hochwertige Eigenschaften wie nichtlineare Optik, Piezoelektrizität und Gasbarriereeigenschaften.

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