内酯是一类可用作溶剂和提取剂的化学品，也是合成许多生物医学产品、纤维和农药的中间体。糠醛是一种由生物质原料如玉米芯等农副产品中的纤维素或戊聚糖在酸作用下水解再环化脱水得到的产品，具有醛、醚、二烯烃的化学性质。糠醛作为δ-戊内酯的上游产品，被广泛应用于制备高附加值化学品的研究中。
δ-戊内酯是一种重要的药物中间体，广泛存在于具有生物活性和光学活性的化合物中。它可以合成多种药物中间体，如2,3-二氢呋喃、抗血栓药物Apixuban、3-甲基-2-哌啶酮类物质等。此外，以δ-戊内酯为起始原料制备的化合物还具有抑制细菌III型分泌系统的效果。
δ-戊内酯可以自身聚合为均聚酯，也可以与其他化合物形成聚交酯。这使得δ-戊内酯在材料领域得到广泛应用。例如，由ε-己内酯和δ-戊内酯合成的聚ε-己内酯-co-δ-戊内酯具有良好的延展性和机械性能。δ-戊内酯与聚醚二醇合成的嵌段共聚物具有良好的力学性质和生物相容性。此外，δ-戊内酯的加入还可以改善聚己内酯的降解时间。此外，δ-戊内酯的均聚酯与其他聚交酯形成的超分子共聚物具有提高材料热阻和力学性质的效果。甲氧基聚乙二醇和聚戊内酯两亲二嵌段共聚物还可以用于负载疏水性抗癌药物。
近年来，以δ-戊内酯为基础的聚合物药物输送器在可生物相容性和可生物降解性的植入式给药系统(IDDS)的开发中受到关注。这种系统能够在人体内长时间持续释放药物，具有提高治疗效果、减少全身毒性和提高患者依从性的潜力。
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