• 手性与立体化学: 乳酸单体具有手性（L型和D型），这导致了PLA具有不同的立体异构体：由L-乳酸聚合得到的聚L-乳酸(PLLA)和由D-乳酸得到的聚D-乳酸(PDLA)是半结晶性的；而由L-和D-乳酸无规共聚得到的聚DL-乳酸(PDLLA)则是无定形的。PLLA是商业化生产中最常见的类型。
• 疏水性与可水解性: PLA是一种疏水性聚合物，不溶于水。但其主链上密布的酯键使其对水解非常敏感，这是其与普通塑料（如聚乙烯）的根本区别。

• 高强度与高模量: 半结晶性的PLLA具有与传统石化塑料（如PET, PS）相当的高拉伸强度和杨氏模量，使其成为一种性能优良的硬质材料。
• 脆性: PLA最主要的缺点是其固有的脆性，韧性差，抗冲击性能不佳，这限制了其在某些包装领域的应用。
• 良好的可加工性: PLA是一种典型的热塑性塑料，可以通过注塑、挤出、吹膜、热成型和纤维纺丝等所有常规的塑料加工方法进行加工。特别是其较低的熔点和良好的熔融流动性，使其成为桌面级熔融沉积成型(FDM) 3D打印中最受欢迎和最易于使用的材料。

通过共聚和共混，可以有效地克服PLA的固有缺点（如脆性），并精确调控其关键性能（如降解速率）。

共聚是功能化PLA、特别是在生物医学领域应用的核心策略。

• 聚乳酸-羟基乙酸共聚物 (PLGA): 这是PLA最重要的共聚物。通过将乳酸与另一种羟基酸——乙醇酸(GA)共聚，可以得到PLGA。由于乙醇酸单元的引入破坏了PLA的规整性，PLGA的结晶度更低，降解速率更快。通过精确调节LA/GA的比例，可以使材料的体内降解时间从几周精确调控到几年，是药物控释和可吸收医疗器械的黄金标准材料。
• PEG-PLA 嵌段共聚物: 这是经典的两亲性嵌段共聚物。在水中可自组装形成核-壳胶束，疏水的PLA内核用于装载药物，亲水的PEG外壳提供稳定性和“隐身”功能。

物理共混是改善PLA力学性能、特别是韧性的最常用和最经济的方法。

• 增韧改性: 将PLA与柔性的生物可降解聚合物（如聚己内酯PCL, 聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯PBAT, 热塑性淀粉TPS）进行熔融共混，可以显著提高PLA的断裂伸长率和抗冲击强度，使其适用于薄膜和包装应用。
• 立体复合物 (Stereocomplex): 将等摩尔的PLLA和PDLA进行共混，它们可以形成一种特殊的、排列更紧密的“立体复合物”晶体。这种立体复合物PLA (sc-PLA) 的熔点比纯PLLA或PDLA高出约50°C（可达230°C），显著提高了PLA的耐热性和力学性能。

PLA在“保护”方面的角色主要体现在作为一种有时效性的物理屏障，它能在预设的时间内保护其内容物，然后安全地降解消失。

PLA是传统石化塑料（如PET, PS）最成熟的生物基替代品之一，用于保护食品和消费品。

• 食品包装: PLA制成的一次性餐具、冷饮杯、沙拉盒和包装薄膜，可以为食品提供物理保护，防止污染。其高透明度也提供了良好的商品展示性。使用后，这些包装可以在工业堆肥条件下分解为二氧化碳和水。

在药物递送中，PLA/PLGA基质的核心功能就是保护内部的药物分子，并控制其释放速率。

• 保护活性成分: 许多蛋白质、多肽等生物大分子药物非常脆弱，在体内易被酶降解。将它们封装在PLA微球中，可以保护它们在到达靶点前不失活。
• 屏障控释: 聚合物基质本身构成一个物理屏障。药物的释放速率由水分子渗透、聚合物降解和药物扩散这三个过程共同控制。通过调节聚合物的分子量和共聚组成(PLGA)，可以实现药物的长效释放。

PLA基的农用地膜可以像传统PE膜一样，为作物提供保温、保湿和抑制杂草的保护作用。收获后，它可以直接翻耕到土壤中降解，避免了回收困难和“白色污染”的问题。

PLA最卓越的生化特性是其优异的生物相容性和完全的生物可吸收性，这使其成为植入式医疗器械的理想材料。

• 生物相容性: PLA材料本身及其降解产物在体内通常不会引起强烈的免疫或炎症反应。
• 生物可吸收性: 这是其核心优势。植入体内的PLA器械通过简单的非酶促水解，其酯键断裂，最终分解为乳酸。乳酸是人体糖代谢的正常中间产物，可以通过克雷布斯循环被细胞安全地代谢为二氧化碳和水，并随呼吸和尿液排出体外。这一特性使得植入物无需二次手术取出。

利用其高强度和生物可吸收性，PLA及其共聚物被广泛用于骨科内固定。

• 骨钉、骨板与界面螺钉: 在骨折固定、韧带重建等手术中，PLA制成的骨钉、骨板可以提供手术后初期骨骼愈合所需的机械支撑。在6-24个月内，随着骨骼的愈合和重塑，这些植入物会逐渐降解并被新生骨组织替代。这避免了永久性金属植入物可能带来的应力遮蔽效应和二次取出手术的痛苦与风险，在儿童骨科中尤其具有优势。

这是PLA/PLGA在生物医学治疗领域技术含量最高、附加值最高的应用。

• 微球(Microspheres): 将药物（特别是多肽和蛋白质类药物）包裹在PLA/PLGA微球中，制成可注射的混悬液。通过皮下或肌肉注射后，这些微球在局部形成一个“药物储库”。随着聚合物基质的缓慢水解，药物被持续、平稳地释放进入血液循环。这项技术已经催生了多个重磅“长效制剂”上市，例如，用于治疗前列腺癌和子宫内膜异位症的亮丙瑞林微球，可以将给药频率从每天一次延长至每月一次甚至每三月一次，极大地提高了患者的用药依从性。

PLA是构建组织工程支架最常用和研究最深入的材料之一。

• 作为细胞生长的“脚手架”: 利用3D打印、静电纺丝、冷冻干燥等技术，可以将PLA加工成具有特定孔径和三维网络结构的多孔支架。将这种支架植入组织缺损部位，并可以预先在其中“种植”种子细胞。支架为细胞的粘附、增殖和分化提供了一个临时的物理支撑和引导。随着细胞不断分泌自身的细胞外基质并形成新的组织，PLA支架则同步地、缓慢地降解吸收，最终“功成身退”，实现组织的完美再生。

由高强度PLLA制成的可吸收血管支架，用于治疗冠状动脉狭窄。它在植入后能提供约6-12个月的径向支撑力以防止血管回缩，之后在2-3年内完全降解吸收，理论上可以恢复血管的自然舒缩功能，避免永久金属支架可能带来的远期风险。

PLA的毒理学评估主要集中在其降解过程和产物上，而非聚合物本身。

• PLA高分子: 医用级的PLA聚合物本身被认为是高度生物相容、无毒、无致癌性的。
• 降解产物 (乳酸): 乳酸是其唯一的降解产物，是人体的正常代谢物，通常可以被安全地清除。

尽管总体上非常安全，但在某些特定情况下，PLA的降解过程可能引发一些不良反应。

• 局部酸性环境: 这是最主要的担忧。当大块的PLA植入物（如骨钉）在体内降解时，会产生大量的乳酸。如果这些酸性产物的生成速率超过了周围组织液的缓冲和清除能力，就会导致植入物周围的微环境pH值显著下降。这种酸性环境可能会引起无菌性炎症反应，表现为局部组织的红肿、积液，甚至可能加速植入物的降解，影响组织愈合。
• 后期颗粒引发的炎症: 在降解的后期阶段，植入物可能会碎裂成许多微小的颗粒。这些颗粒可能会被巨噬细胞等免疫细胞吞噬，从而引发异物反应或慢性炎症。

医用级PLA的安全性还取决于其纯度。生产过程中必须严格控制残留的乳酸单体/齐聚体和催化剂（通常是锡类化合物，如辛酸亚锡）的含量，因为它们都可能具有细胞毒性。

PLA的合成原料——乳酸，通常通过玉米、甘蔗等可再生资源的微生物发酵法制得。PLA的聚合主要有两条技术路线：

这是目前工业上生产高分子量、高性能PLA的主流和首选方法。

1. 第一步：合成丙交酯
   首先，将乳酸进行脱水预聚，得到低聚物。然后，通过解聚反应，将低聚物转化为其环状二聚体——丙交酯(Lactide)。根据所用乳酸的手性，可以得到L-丙交酯、D-丙交酯或内消旋-丙交酯。


2. 第二步：开环聚合
   将纯化后的丙交酯单体在催化剂（最常用的是辛酸亚锡, Sn(Oct)₂）和引发剂（通常是醇类）的存在下，进行开环聚合(ROP)。丙交酯的环状酯键断裂，形成线性的聚乳酸长链。该方法可以方便地控制聚合物的分子量、分子量分布和立体化学结构。

这是另一条合成路线，即将乳酸单体直接进行脱水缩聚反应。该方法的挑战在于，缩聚反应是可逆的，反应生成的水很难被完全除去，这会严重限制最终所能达到的分子量。因此，该方法通常只能生产低至中等分子量的PLA，或需要使用昂贵的偶联剂来扩链。目前主要用于一些对分子量要求不高的应用。

• 凝胶渗透色谱 (GPC/SEC): 是测定PLA数均分子量(Mn)、重均分子量(Mw)和多分散指数(PDI)的标准技术。常用的流动相是氯仿或四氢呋喃(THF)。
• 特性粘度 (Intrinsic Viscosity): 在工业质量控制中，常通过测量PLA在特定溶剂（如氯仿）中的稀溶液粘度来间接表征其分子量的大小。

• 核磁共振波谱 (NMR): ¹H-NMR是鉴定化学结构和共聚物组成（如PLGA中LA/GA比例）最直接的工具。PLA的特征峰包括：~1.6 ppm处由甲基(-CH₃)产生的双重峰，和~5.2 ppm处由主链次甲基(-CH-)产生的四重峰。高分辨率的NMR还可以用于分析其立体规整度。
• 旋光法 (Polarimetry): 由于乳酸单元的手性，可以通过测量PLA溶液的旋光方向和大小来区分PLLA（右旋）和PDLA（左旋），并评估其光学纯度。

• 差示扫描量热法 (DSC): 这是表征PLA最重要的技术之一。通过一次DSC扫描，可以精确测定其玻璃化转变温度(Tg)、冷结晶温度(Tcc)和熔点(Tm)。通过熔融峰的积分面积（熔融焓），可以计算出材料的结晶度。这些参数共同决定了PLA的力学性能、加工窗口和降解行为。

纯PLA的表面是疏水的、生物惰性的，为了改善其在生物医学应用中的性能（特别是与细胞和组织的相互作用），通常需要对其进行表面工程改性。因此，PLA在表面工程中主要扮演“被改性的基底”角色。

这是PLA表面改性最主要的目的。

• 表面水解: 用稀的碱溶液（如NaOH）对PLA表面进行短暂处理，可以水解表层的酯键，在表面生成亲水的羧基(-COOH)和羟基(-OH)。这不仅能改善表面的润湿性，还能为后续的化学反应提供锚点。
• 等离子体处理: 用氧气、氨气或氩气等离子体处理PLA表面，可以在不影响材料本体性能的情况下，在表面引入含氧或含氮的极性官能团，并增加表面粗糙度，从而显著提高细胞的粘附和铺展。
• 接枝亲水聚合物: 将PEG等亲水聚合物接枝到PLA表面，可以构建一层抗蛋白质吸附的“保护层”，用于减少植入物的异物反应或调控药物载体的体内行为。

为了使PLA从一个被动的“生物惰性”支架转变为一个能主动引导组织再生的“生物活性”支架，需要在其表面固定生物信号分子。

• 固定细胞粘附肽: 在经过活化的PLA表面，共价连接含有RGD序列（精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸）的短肽。RGD是细胞外基质中识别整合素的关键序列，其在表面的存在可以特异性地促进特定细胞（如成骨细胞、内皮细胞）的粘附。
• 固定生长因子: 将骨形成蛋白(BMPs)等生长因子固定在PLA支架表面，可以在植入后缓慢释放，局部诱导干细胞向成骨细胞分化，加速骨组织的再生。