研究背景：

聚羟基链烷酸酯（PHA）享有绿色聚合物的美誉，是商业聚合物的一种非常“热门”的替代品。PHA是一种广泛的生物聚合物家族，包括均聚物和共聚物，它们的单体组成非常多样化，且与石化聚合物不同，PHA是完全可生物降解和生物相容的。在PHA组中，含有4-羟基丁酸酯的共聚物由于其适用于各种医疗应用而最近越来越多地被研究。

多种细菌菌株能够分解PHA，同时产生几种高度特异性的PHA解聚酶。然而，聚羟基链烷酸酯的酶促降解也可以通过其他酯酶（例如脂肪酶）的作用来确保。由于脂肪酶的普遍存在，预计广泛的生物体能够分解PHA。PHA降解率取决于晶体形态，其晶区相对非晶区更耐水解，所以较高的非晶度代表增强某些材料特性（更高的断裂伸长率以及更低的熔融和玻璃化转变温度），从而确保更高的使用灵活性。具有促进机械性能的最有前途的共聚物之一是P（3HB-co-4HB）。该共聚物结合了体内生物降解性和生物相容性，是医学中体内应用的优秀候选者之一。

研究内容：

除了材料特性外，PHA等生物聚合物的医疗用途的关键特性还在于其在生理条件下的可降解性/稳定性。而这些材料的关键行为在生物医学应用术语中没有得到充分描述。因此，在该研究中，布尔诺理工大学的尤拉伊·沃迪卡团队制备了两种不同单体比例不同的P（3HB-co-4HB）共聚物的薄膜，并比较了它们在合成人胃液（SGJ）和人工结肠液（ACF）中的生物降解与参比均聚物（P3HB）的降解，以评估PHA共聚物在生物医学技术中的应用益处，此外，还还进行了独特的尝试，通过细胞毒性测试来评估降解产物的存在及其潜在的健康风险。

主要研究结果：

1、SBF孵育结束时薄膜形态的变化，在测试的后期阶段，两种共聚物的薄膜变得更加脆，并且显得支离破碎，大部分材料消失。

2、在PBS、合成胃液和人工结肠液中孵育期间薄膜的重量变化，以%的相对重量变化表示。

3、分子量的变化，以初始MW的百分比表示。

4、薄膜初始和最终状态的熔化焓。

*样品量不足，无法分析所有一式三份;+ 与初始值相关的显著变化（p< 0.05）。

5、SEM显微照片显示SBF孵育期间的表面形态变化。

6、聚合物孵育后PBS和ACF对Caco-2细胞培养物生长的影响表示为与新鲜液体相关的活力百分比。数据值（表示为SD±平均值）表示为与对照（纯培养基）相关的百分比生存能力。统计显著差异 （p< 0.05） 由叉号 （✕） 表示。

研究结论：

在这项研究中，研究人员测试了PHB和P（3HB-co-4HB）共聚物在各种模拟体液中的生物降解性/稳定性。所有测试材料在模拟体液中均表现出明显的可降解性。根据假设，与均聚物相比，共聚物显示出显着更高的生物降解速度，如在表面形貌上观察到的那样。另一方面，进一步分析的结果也证明了P3HB薄膜中的降解过程（分子量变化，熔融焓的变化）。在细胞活力方面未观察到废物SBF中材料降解的有毒产物。此外，离子交换色谱法未检测到3-羟基丁酸酯作为游离单体。降解产物可能主要由水溶性低聚物组成，色谱分析未检测到这些低聚物。在用于孵育的液体中，合成胃液由于其低pH值而成为最具腐蚀性的环境，这导致两种共聚物的重量减轻最高。人工结肠液似乎是P（3HB-co-4HB）共聚物生物降解的一个非常有希望的环境，显然导致这种材料的表面侵蚀。可能的分解机制有待进一步研究。

参考文献：

Degradation of P(3HB-co-4HB) Films in Simulated Body Fluids

原文链接：

https://doi.org/10.3390/polym14101990