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根据形态和来源，纳米级纤维素（即纳米纤维素）可分为三类，包括纤维素纳米晶体（CNC）、纤维素纳米纤维（CNF）和细菌纳米纤维素（BNC）。前两类来自植物（Yadav et al., 2021），而细菌纳米纤维素来自微生物（Ullah et al., 2017）。此外，纳米纤维素还可从藻类（Ruan et al., 2018）和动物（Bacakova et al., 2019）中获得，也可以通过无细胞酶系统合成（Kim et al., 2019）。目前，纳米纤维素的研究主要从三个方面进行：生产、品质提升和功能化，以用于各种生物技术应用。例如，植物纤维素含有木质素、半纤维素和矿物质，应将其去除以获得高纯度和质量的纳米纤维素（Ul-Islam 等，2019a）。为此，人们已开展努力来开发绿色方法，以尽量减少或避免使用木质纤维素材料水解所需的有毒化学品。另一方面，细菌生产 BNC 的产量和生产率低，生产成本高。因此，已采用菌株改良、共培养、开发工程菌株和先进反应器等多种策略来提高 BNC 的产量和生产率（Islam 等，2017；Sajadi 等，2019；Moradi 等，2021）。同时，不同的农业工业废弃物已被用作细菌生产BNC的碳源（Velásquez-Riaño和Bojacá，2017年；Ul-Islam等，2020年；Zhou等，2021年）。同样，虽然不同类型的纳米纤维素具有令人印象深刻的形态和物理化学特性并且无毒，但它们不具备材料的一些理想特性，如粘合位点、抗菌和抗氧化活性、电磁特性和催化活性，因此需要进一步改性（Picheth等，2017年；Vilela等，2019年）。由于相似的表面化学性质，所有类型的纳米纤维素都通过相同的化学策略进行改性，如酯化（Spinella 等人，2016 年）、醚化（De La Motte 等人，2011 年）、酰胺化（Kim 等人，2015 年）和氧化（Khattak 等人，2021 年），以及通过氢键、静电相互作用、亲水/疏水相互作用和 π - π 堆积进行物理改性，其中纤维素的游离 OH 基团直接与富电子的胺基、氧原子和羧基相互作用并形成氢键（Ullah 等人，2019 年）。由于不同类型的纳米纤维素具有独特的表面化学性质、多样性和令人印象深刻的特性，它们可应用于生物医学（Wang 等人，2021 年）、环境（Shoukat 等人，2019 年）、纺织（Felgueiras 等人，2021 年）、制药（Raghav 等人，2021 年）、能源（Zhang 等人，2020 年）、增材制造（Fourmann 等人，2021 年）、化妆品（Bianchet 等人，
多用途先进功能材料，第二卷
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