聚羥基脂肪酸酯(PHA)是一類由微生物合成的胞內聚酯，屬於高分子化合物的範疇。PHA的合成可以分為兩個主要環節：前體生成和聚合。
前體生成環節：微生物通過一系列酶催化反應，將不同的碳源（如不同長度的脂肪酸）轉化為羥基羧酸。
聚合環節：聚合酶將這些前體聚合成PHA。
PHA的合成途徑多樣，不同的微生物可以合成不同類型的PHA。例如，羅氏真養菌能夠積累大量的PHA，其體內積累的PHA能占到細胞乾重(除掉水分後的細胞重量)的80%。PHA的合成方法根據組成單體碳鏈長度的不同，可以分為短鏈PHA(SCL PHA)和中長鏈PHA(MCL PHA)。
此外，PHA的代謝合成途徑也已達數十種，包括乙醯輔酶 A通過3步酶反應並消耗NADPH，最終直接合成PHA的代謝途徑，該途徑主要合成短鏈PHA；脂肪酸進入細胞作為碳源供能時，經過β-氧化途徑轉變成PHA的合成前體3-羥基酯醯輔酶 A，最終由合成酶PhaC催化，合成中長鏈PHA的途徑；以及獨立地利用脂肪酸合成途徑，以乙醯輔酶 A作為起始物質，從頭合成PHA的途徑。
PHA具有多種性能，如生物相容性、壓電效應等，因此在生物醫用材料領域有廣泛的套用。例如，聚β-羥基丁酸酯(PHB)在人體內可降解為D-3-羥基丁酸，是人體血液中的天然物質，具有良好的生物相容性，同時PHB具有壓電效應，特別適合做骨折內固定材料。