什麼是生物可分解高分子
在體內或環境中因水解或微生物的作用而分解的高分子。聚乳酸與聚乙醇酸被用於可吸收縫合線與骨固定材。
日文名稱: 生分解性高分子
「生物可分解高分子」出現在1領域的1道練習題中（生醫材料等）。
這個名詞所屬的領域: 生醫材料
體內與環境的兩種意義
生物可分解高分子這個名詞用在兩種場合。在醫療上，指在體內被分解而吸收的材料，也稱為生物可吸收材料。代表例是聚乳酸（PLA）、聚乙醇酸（PGA）、其共聚物PLGA與聚己內酯（PCL），用於縫合線、骨固定材與緩慢釋放藥物的載體。在環境領域，則指藉由微生物的作用，最終分解成二氧化碳與水等的塑膠。差別在於體內的分解主要以水造成的水解進行，而在環境中，微生物酵素的作用占很大比重。
分解的進行方式
水解時，高分子鏈先隨機斷裂而分子量下降，之後失去強度，最後小片段溶出而質量減少。水迅速進入材料內部、整體幾乎均勻分解的，稱為整體分解（bulk erosion）；表面的反應比水的進入快、從表面逐漸變薄的，稱為表面分解（surface erosion）。PLA與PGA等脂肪族聚酯主要是整體分解，大型零件中酸會累積在內部，從中心加速分解。聚酸酐這類顯示表面分解的材料，適合以一定速度釋放藥物的載體。
性質與分解速度的大致範圍
分解速度隨化學結構、結晶度、分子量與零件大小而大幅改變。PGA親水性高，數週內就失去強度，適合短期的縫合線。結晶性的聚-L-乳酸（PLLA）玻璃轉移溫度約60℃，熔點約170〜180℃，在體內完全被吸收需要數年。PCL的玻璃轉移溫度低至約−60℃，室溫下柔軟，分解也以年為單位而很慢。依用途選擇材料與組成，使其在骨或組織癒合之前保持強度，之後再被吸收。
生物可分解與生質來源的差異
生物可分解是會不會被分解的性質，生質來源是原料是否來自植物等的性質，兩者是不同的事。以植物為原料的聚乙烯不會生物分解，而石油來源的PBAT與PCL則會生物分解。此外，生物可分解性的試驗是在設定的條件下進行。例如PLA在約58℃的工業堆肥中會分解，但在低於玻璃轉移溫度的土壤或海水中，只會非常緩慢地分解。即使是標示為生物可分解的產品，在丟棄的環境中也不一定會分解，因此確認是在什麼條件下的生物可分解性很重要。
練習生物可分解高分子的題目
設生物可分解高分子的數量平均分子量Mn因水解而依 Mn(t) = Mn₀exp(−kt) 下降。k = 0.030 day⁻¹ 時，Mn降到初始值的20%所需的天數最接近下列何者？
- A約23天
- B約27天
- C約54天
查看答案與解析
正確答案：C. 約54天
由 exp(−kt) = 0.20 得 t = ln(1/0.20)/k = ln 5/0.030 = 1.609/0.030 ≈ 53.6天，即約54天。約23天是用常用對數 log 5 ≈ 0.699 代替自然對數的值。約27天是假設分子量與時間成正比地直線下降，而取 0.80/0.030 的值。實際上，大型零件內部累積的酸會加速分解，分解中也會進行結晶化，因此會偏離單純的指數函數。此外，強度的喪失比分子量的下降晚，質量的減少（吸收）則更晚才開始。因此要選擇材料的組成與分子量，使其在骨癒合之前保持強度，之後再被吸收。
常見問題
生物可吸收與生物可分解是同樣的意思嗎？
在醫療上常幾乎以相同意思使用，但嚴格來說，生物可分解是指材料被分解，生物可吸收則還包含分解產物經代謝或排泄而從體內除去。只在體內碎成小塊而殘留的材料，不能稱為生物可吸收。
分解產生的乳酸等對身體有害嗎？
乳酸與乙醇酸會被代謝成二氧化碳與水，因此通常不成問題。不過大型零件在短時間內分解時，局部的酸會增加，可能引起類似發炎的反應，因此要以分解速度與零件大小來調整。
分解速度如何調節？
基本方法是以共聚合改變結晶性與親水性，在PLA中共聚合乙醇酸的PLGA，可依組成改變分解期間。分子量、結晶度、零件的厚度與氣孔也有影響。提高結晶度或增大分子量時，分解會變慢。