综述：基于农业废弃物的聚合物用于经皮给药以推动气候行动

　　本综述系统探讨了农业废弃物衍生的聚合物（如纤维素、壳聚糖、淀粉等）作为可持续材料在经皮给药系统（TDDS）中的应用潜力。文章重点分析了这些生物聚合物的提取工艺、材料特性（如生物相容性、可控释放性）及在不同TDDS剂型（贴片、水凝胶、微针等）中的性能表现，强调了其在减少碳排放、促进循环经济与降低医药行业环境足迹方面的重要价值。

　　

1. 引言：可持续给药系统的迫切需求

医药行业正面临减少环境影响的压力。全球医疗系统（包括药品生产、包装及物流）贡献了近5%的温室气体排放，其中制药业的碳排放强度甚至超过汽车行业。传统经皮给药系统（TDDS）依赖石油基合成聚合物，这些材料不可再生、难降解，且生产过程加剧资源耗竭与化学污染。因此，开发基于可再生资源的可持续给药技术已成为当务之急。

2. 农业废弃物作为可持续聚合物的可再生资源

农业废弃物如果皮、谷壳、秸秆和虾蟹壳等，富含纤维素、壳聚糖、淀粉、木质素和果胶等天然聚合物。这些材料可通过环境友好的提取工艺（如碱处理、酶解或酸处理）转化为高价值生物材料。例如，从玉米秆或香蕉茎中提取的纤维素具有高机械强度和柔韧性；甲壳类外壳衍生的壳聚糖具备生物黏附性和抗菌活性；而柑橘皮中的果胶则具有良好的成胶性和皮肤亲和性。这些聚合物不仅可生物降解，还能通过化学修饰（如酯化、交联或与增塑剂共混）优化其性能，以满足TDDS对材料强度、透气性和药物释放速率的要求。

3. TDDS概述与绿色材料需求

经皮给药系统（TDDS）通过皮肤屏障可控释放药物，避免首过效应、提高患者依从性，并能实现长效给药。常见剂型包括贴剂、薄膜、水凝胶和微针。然而，现有TDDS多采用聚乙烯（PVA）、聚乙二醇（PEG）等合成聚合物，这些材料在生产过程中碳排放高，且废弃后易造成持久性塑料污染。此外，合成增塑剂和渗透促进剂可能引发皮肤刺激或生态毒性。农业废弃物聚合物为此提供了绿色替代方案：它们源自可再生资源，降解周期短（如壳聚糖在土壤中5–15天即可降解），且部分材料（如木质素）还具有抗氧化和紫外线屏蔽功能。

4. 农业废弃物聚合物的应用与性能对比

研究显示，壳聚糖基贴剂可实现利多卡因或布洛芬的零级释放动力学；纤维素薄膜具有良好的湿度控制与药物缓释能力；而果胶-尤特奇（Eudragit?）复合贴剂则能通过调节比例调控亲水性药物的释放行为。与合成聚合物相比，农业废弃物聚合物在机械强度（如拉伸强度可达26.83 MPa）和透湿性（WVTR）方面略有差距，但通过共混（如壳聚糖-PVA复合材料）或纳米增强（如纤维素纳米晶体）可显著改善其性能。此外，这些材料还具有低毒性、低致敏性和附加生物活性（如抗菌、抗炎），在功能性贴剂设计中更具优势。

5. 环境与气候影响评估

农业废弃物聚合物的碳足迹（约0.8–1.5 kg CO₂/kg）远低于合成聚合物（3.0–5.0 kg CO₂/kg）。其生产过程中利用废弃生物质，减少了对化石资源的依赖，并避免了露天焚烧或填埋带来的温室气体排放。生命周期分析表明，这类材料支持循环经济模式：从农业残渣到可降解药用材料，最终回归土壤为养分，形成闭环系统。规模化应用此类聚合物还可为农业社区创造经济价值，促进可持续耕作方式。

6. 挑战与未来展望

当前农业废弃物聚合物的应用仍面临批量一致性、规模化生产稳定性及药典标准缺失等挑战。 Regulatory方面，需通过皮肤刺激性、敏感性测试并符合cGMP、ICH Q6A等法规要求。未来，人工智能（AI）与机器学习（ML）可用于优化聚合物-药物配伍设计；智能贴片（集成生物电子传感器）与可降解聚合物的结合则有望实现个性化给药与实时监测。全球绿色医药倡议的推进也将加速这类材料在TDDS中的标准化与商业化应用。

结论

农业废弃物衍生的聚合物通过其可再生性、生物降解性与功能多样性，为经皮给药系统提供了环境友好且性能可行的替代方案。尽管在规模化生产与标准化方面仍需突破，但其在降低医药行业碳足迹、支持循环经济及推动气候行动方面的潜力已不容忽视。随着绿色材料创新与政策支持的加强，这类聚合物有望成为可持续医疗系统的重要组成部分。