聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）医疗废物的化学回收用于生物医学材料的可持续生产

《Journal of Functional Biomaterials》：Chemical Recycling of Polyethylene Terephthalate (PET) Medical Waste for the Sustainable Production of Biomedical Materials

　　

摘要

本研究系统评估了三种化学回收技术在从PET医疗废物中回收资源以及可持续生产生物医学材料方面的应用前景，这三种技术分别是催化热解、热化学回收和酶水解。研究采用正交实验设计及Box–Behnken响应面法优化工艺参数，并建立了涵盖化学纯度、分子量分布、生物相容性及机械性能的全面评估体系。在优化条件下（200 °摄氏度、3% w/w催化剂、4小时反应时间、乙烯二醇与PET的质量比为6:1的条件下，使用醋酸锌进行催化热解后，对苯二甲酸的回收率为92.3 ± 1.8%，产品纯度为98.2 ± 0.5%，且其拉伸强度和弹性模量分别保持了原始PET的97.6%和97.4%。虽然酶水解过程需要24小时，但其生物相容性最佳（L929成纤维细胞的存活率为94.1 ± 2.2%，溶血率为1.82 ± 0.28%），相比催化处理方式还能减少46.5%的碳足迹。热化学回收在500 摄氏度下1小时内即可完成，对苯二甲酸的回收率为71.2 ± 3.8%，因此适合大规模处理价值较低的医疗废物。生物相容性测试表明，通过这三种方法再生的PET均符合ISO 10993系列标准，细胞毒性等级为0–1，内毒素含量低于0.5 EU/mL。凝胶渗透色谱分析显示，化学回收得到的PET的数均分子量在21,200到24,100 g·mol^?1之间（而原始PET的数为24,500 g·mol^?1），约为原始值的86.5%至98.4%，远高于机械回收的PET。本研究建立的技术路线和质量控制体系为医疗级PET的闭环回收提供了科学依据，有助于推动医疗行业的绿色转型。