PHA，又叫聚羥基脂肪酸酯，是一種天然高分子材料，和塑料的性能相似，是一種熱塑性材料，可以說，PHA是唯一的一種既是天然材料，又可以跟現有的塑料加工工藝融合的材料。PHA（聚羥基脂肪酸酯）在可生物降解的包裝材料、組織工程材料、緩釋材料、電學材料以及醫療材料方面有廣闊的應用前景。

1、PHA（聚羥基脂肪酸酯）作為生物聚合物的優點和局限性

PHA（聚羥基脂肪酸酯）是一種能用糖或植物油等可再生原料進行發酵的塑料，一般以顆粒形式儲存在細菌中，在不同領域具有不同的作用。例如，不同單體的PHA聚合物和共聚物可以作為可生物降解、無毒環保的塑料替代品，用于包裝、農業等行業。

因為，PHA（聚羥基脂肪酸酯）的生物相容性、無毒性和無害分解以及抗菌特性使其可應用到醫療領域，包括藥物輸送和組織工程。同時PHA還具有植物固氮能力，使其適用于農業領域。

PHA（聚羥基脂肪酸酯）表現出廣泛的應用特性使得PHA（聚羥基脂肪酸酯）較源自于纖維素普通生物基材料更具有優勢以及適用范圍。但是，從成本方面來看，PHA（聚羥基脂肪酸酯）生產中涉及的微生物發酵過程比合成塑料的傳統化學工藝更昂貴。

2、PHA（聚羥基脂肪酸酯）多樣化的結構和性質

不同的微生物產生具有各種分子結構、單體比例和分子量的PHA。根據碳原子的數量，PHA可分為短鏈長度PHA（Scl PHA）和中鏈長度PHA（Mcl PHA）。Scl PHA由具有3-5個碳原子的單體組成，Mcl PHA 由具有6至14個碳原子的羥基鏈烷酸酯單體組成。其中最常見的有聚3-羥基丁酸酯(PHB)、聚羥基戊酸酯(PHV)及PHB和PHV的共聚物(PHBV)。

3、PHA（聚羥基脂肪酸酯）的生產

PHA（聚羥基脂肪酸酯）的生產涉及一個多步驟的過程，PHA可以在多種生物體中自然合成，包括Cupriavidus, Ralstonia, Pseudomonas, Halomonas等。使用Bluephagenesis進行PHB的7L發酵試生產如圖1d所示。經過發酵條件，溫度、pH值的調節可以大幅增加菌體中的PHA產量。

發酵結束時，為了將PHA（聚羥基脂肪酸酯）與細胞蛋白、脂質和核酸分離并釋放PHA（聚羥基脂肪酸酯）顆粒，需要破碎細胞并使用機械或化學方法提取破碎的細胞團。最后，將PHA（聚羥基脂肪酸酯）加工成顆粒，片材，薄膜或線，加工成顆粒和粉末形式。

4、PHA（聚羥基脂肪酸酯）的多種應用

01、PHA（聚羥基脂肪酸酯）作為環保包裝材料

PHA（聚羥基脂肪酸酯）在包裝行業的應用范圍已擴大到包括包裝薄膜、購物袋、蓋子和桶等容器。PHA還可用于紙杯的可回收。PHA（聚羥基脂肪酸酯）在食品工業中也有多種應用，例如乳制品包裝中的涂層和薄膜，咖啡和茶包裝以及其他干糧包裝。此外，PHA（聚羥基脂肪酸酯）還可用于如美容行業的類乳膠、熱敏膠和智能凝膠，例如，無紡布PHA（聚羥基脂肪酸酯）基質可用于去除面部油脂。

02、PHA（聚羥基脂肪酸酯）用于3D打印材料

PHBV、P（3HB-co-3HHx）和P（3HB-co-4HB）的共聚物可降低脆性并增加柔韌性從而適用于3D打印材料，使用PHA最廣泛的3D打印技術，是選擇性激光燒結（SLS）和熔融沉積建模（FDM），立體光刻光化學工藝也開始使用PHA。

03、PHA（聚羥基脂肪酸酯）作為化妝品和抗菌材料

在化妝品領域，PHA已在各種產品中得到應用，包括美容面膜和衛生巾。例如在歐盟推出的polybioskin產品中。含有α-羥基酸（AHA）的PHA材料能夠結合大量的水，并通過抑制金屬蛋白酶和螯合性能成為卓越的抗氧化劑。

04、PHA（聚羥基脂肪酸酯）在醫療應用中的應用

由于其生物降解性和生物相容性，PHA（聚羥基脂肪酸酯）在醫用植入材料的應用越來越廣泛。PHA（聚羥基脂肪酸酯）和基于PHBHHx的納米復合材料，已被廣泛用于各種醫療植入物，從螺釘、訂書釘和手術網到骨板、神經導管、皮膚替代品和粘附屏障。PHA 還可用于傷口敷料、吊帶、骨移植替代品和眼細胞植入物。

05、PHA（聚羥基脂肪酸酯）在服飾、家訪應用中的應用

生物基纖維以其獨有的優勢，成為了市場上的一股新興力量。

6、未來展望

PHA（聚羥基脂肪酸酯）與傳統塑料的成本競爭仍有多方面的因素需要考慮，例如，原料成本、工藝優化和發酵技術的等因素，未來人們可以通過合成生物學和其他技術手段來得到高產PHA（聚羥基脂肪酸酯）的底盤菌、建立按需合成PHA（聚羥基脂肪酸酯）的低成本生產平臺，最終，推進PHA（聚羥基脂肪酸酯）的廣泛應用。

開發PHA（聚羥基脂肪酸酯）原材料的商業應用可以在市場上獲得溢價，也支持PHA（聚羥基脂肪酸酯）生產的經濟可行性，進而經過良性循環，擴大PHA（聚羥基脂肪酸酯）的商業規模，為未來的投資和發展創造更有利的環境。在未來的研究中，PHA（聚羥基脂肪酸酯）的應用重點，應該是PHA（聚羥基脂肪酸酯）取代散裝塑料的使用并實現綠色低碳經濟，以及在醫療領域的高價值植入物的應用。

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