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纳米纤维素：多功能高级功能材料
纳米纤维素是指纳米级至少具有一个维度的纤维素材料。It is the most abundant natural polymer on Earth, extracted from plants termed plant cellulose ( Yadav et al., 2021 ), produced by microbial cells called bacterial cellulose (BC) or bacterial nanocellulose (BNC) ( Ul-Islam et al., 2021 ), and synthesized enzymatically such as by the cell-free enzyme systems, named as bio-cellulose ( Ullah等人，2015年； Kim等人，2019年）。在过去的几十年中，纳米纤维素的不同形式，包括纤维素纳米晶体（CNC），纤维素纳米纤维（CNF）和BNC，由于其丰富性，可再生和物理上的高表面和物理性能，并引起了人们对创新材料的发展的极大关注亲水性，可可性，多功能性和出色的生物学特征（生物相容性，生物降解性和无毒性）。可以通过添加其他天然和合成聚合物，纳米材料，粘土和其他材料以及通过掺入其他官能团（例如肽）来调整这些特性（Malheiros等，2018）。与CNC和CNF不同，可以通过改变产生纤维素的微生物细胞的生长和培养条件来调整BC的结构特征（Ullah等，2016）。纳米纤维素的表面化学，孔隙率，纤维取向和物理结构可以在宏观，微观甚至纳米级进行控制。此外，纳米纤维素还具有有限的生物相容性和光学透明度。以凝胶，薄片，膜，膜，膜，颗粒，纤维，纤维，纤维，纸张，管子，胶囊，海绵，层压和涂料的新颖和涂料的新颖和涂料应用在食品中（Cazón和Vázón和Vázquezquezquez，20221; Du等人，2019年），伤口敷料（Mao等，2021; Wang等，2021），药物输送（Li等，2018; Raghav等，2021），3D印刷的生物联系（McCarthy等人（McCarthy等）（McCarthy等，2019; 2019; Fourmann et al。，2021年），远处的远处（Fareenge），远处的Shereng al al al an。 Al。，2019年），膜过滤器（Yuan等，2020），纺织品（Salah，2013），柔软的显示器（Fernandes等，2009），面罩（Bianchet等，2020）等。全球环境降解问题，自然能源的耗尽，与健康相关的问题和其他人类需求极大地将与材料相关的研究推向了从可再生资源（即纤维素，半纤维素，木质素，木质素）和微生物（即（I.E）（即bnc，bnc）进行材料的材料的材料（即纤维素，半纤维素，木质素），用于使用各种聚合物材料的使用。尽管从此类来源获得的纳米纤维素具有独特的特征，但它不具有抗菌活性，抗氧化活性，电磁特性和催化活性等特征，这是其专业应用所需的。植物纤维素虽然廉价来源，但需要复杂的提取程序和合成后处理
纳米皮纤维素治疗皮肤癌
癌细胞可以在几个月和几年内增殖。这取决于癌症阶段。化学疗法，免疫疗法和抗代谢药物已被用于杀死癌细胞并防止免疫系统弱和转移。但是，这种药物也会损害健康的细胞。自然的癌症治疗方法可能有助于全身进行癌细胞。在这项工作中，它是通过手术来消除皮肤癌的结节，并使用Nanoskin®先进的细胞疗法（ACT），天然额外的细胞基质将营养释放到皮肤癌中。我们的结果表明，由于天然膜处理，癌症结节在几周内在几周内消失。此外，由于抗癌养分（β-葡聚糖）递送到皮肤，我们还获得了完全伤口愈合。关键字
先进的纳米纤维素基材料
多糖和蛋白质等天然聚合物被广泛用作制造先进材料的基质[1-4]。在众多的天然聚合物中，细菌纳米纤维素 (BNC)、纤维素纳米纤维 (CNF) 和纤维素纳米晶体 (CNC)（即纤维素的三种纳米形式）目前在现代科学和技术领域备受关注[5-7]。这些纳米级纤维素基质的环保性质、独特性能和多种功能正在被研究，以设计先进的纳米复合材料和纳米杂化材料，应用于力学、光学、电子、能源、环境、生物和医学等众多领域。纳米材料特刊的标题为“先进的纳米纤维素基材料：生产、特性和应用”，汇集了来自世界顶尖科学家研究纳米纤维素的原创研究和评论文章。因此，本期特刊收集了一篇关于纤维素纳米材料表征的评论论文 [8] 和八篇研究论文，重点关注 BNC [9-11]、CNF [12-15] 和 CNC [16] 用作复合材料的增强材料 [13-15] 以及生产燃料电池的离子交换膜 [9]、组织工程和伤口愈合的贴片 [10, 11] 以及用于癌症治疗的纳米系统或纳米载体 [15, 16]。在题为“纳米级红外光谱表征纤维素纳米材料的最新进展”的论文中，Zhu 等人。 [ 8 ] 综述了当前最先进的纳米级红外光谱和成像技术，即基于原子力显微镜的红外光谱 (AFM-IR) 和红外散射扫描近场光学显微镜 (IR s-SNOM)，在表征纤维素纳米材料方面的应用最新进展。作者指出，AFM-IR 和 IR s-SNOM 是两种用于纳米级空间分辨率成分分析和化学映射的技术，还可以提供有关纤维素纳米材料的机械、热和电性能的深刻信息 [ 8 ]。Vilela 等人的研究。 [9] 证明了将 BNC（即微生物胞外多糖）与水溶性阴离子磺化木质素衍生物（即木质素磺酸盐）和天然交联剂（即单宁酸）结合起来生产具有良好机械性能（最大杨氏模量约 8.2 GPa）和吸湿能力（48 小时后约 78%）和最大离子电导率为 23 mS cm−1（在 94 ◦ C 和 98% 相对湿度下）的独立均质膜的可行性。尽管所实现的电导率值与文献中报道的其他全生物基离子交换膜相当或更高，但它们仍然比目前燃料电池中使用的标准商用 NafionTM 离聚物低两个数量级。尽管如此，作者认为，这项研究可能有助于开发环境友好型导电隔膜的漫长而艰辛的道路，特别是通过利用农业和工业副产品的剩余原材料 [ 9 ]。Kutov á 等人的研究也同样有趣。[ 10 ] 研究了干燥方法（风干或冷冻干燥）和随后的氩等离子体改性对导电隔膜的影响。
纳米纤维素：从基础到高级应用
过去几年，纳米纤维素 (NC)，即纳米结构形式的纤维素，已被证明是当代最突出的绿色材料之一。由于 NC 材料具有丰富、高长宽比、更好的机械性能、可再生性和生物相容性等吸引人的优异特性，人们对此的兴趣日益浓厚。丰富的羟基官能团允许通过化学反应进行广泛的功能化，从而开发出具有可调特性的各种材料。在这篇综述中，基于对最新研究的分析（特别是过去 3 年的报告），描述和讨论了纳米纤维素，特别是纤维素纳米晶体 (CNC) 的制备、改性和新兴应用的最新进展。我们首先简要介绍纤维素的背景、其结构组织以及纤维素纳米材料的命名法，供该领域的初学者参考。然后，详细阐述了生产纳米纤维素的不同实验程序、其特性和功能化方法。此外，还介绍了纳米纤维素在纳米复合材料、Pickering 乳化剂、木材粘合剂、废水处理以及新兴生物医学应用中的一些最新和新兴用途。最后，讨论了基于 NC 的新兴材料的挑战和机遇。
来自纳米纤维素的功能材料：利用结构...
为了开发具有独特性能和功能的先进/下一代材料，人们开始研究自然界中常见的分级组装。[1,2] 为了遵循模仿自然的理念，使用可再生/天然来源的构建块来开发分级结构最近成为自下而上制造领域的中心主题。纳米纤维素就是这样一种构建块，包括纤维素纳米晶体 (CNC) 和纤维素纳米原纤维 (CNF)（图 1），它由地球上最丰富的可再生聚合物纤维素组成。近年来，CNC 和 CNF 引起了人们的极大研究兴趣，广泛应用于生物医学、储能、包装、复合材料和特种化学品等多个行业。 [3–5] 这些高度结晶、高纵横比的纳米颗粒由 β (1–4) 连接的 D-葡萄糖单元的线性均聚物组成，表现出令人印象深刻的机械性能和可调的表面化学性质。鉴于 CNC 和 CNF 的高强度、尺寸各向异性和天然来源，使用纳米纤维素作为开发分级组装体的功能性构件引起了人们的极大兴趣。由于人们对纳米纤维素的广泛兴趣，之前已经发表了几篇评论，涵盖了 CNC 和 CNF 的材料特性、生产、加工、特性策略、化学改性和潜在应用，我们建议任何感兴趣的读者阅读这些评论以获取更多信息。[2–19]
口腔的细菌纤维素粘合剂复合材料...
口腔以伤口和溃疡的形式表现出来（Nguyen＆Hiorth，2015; Sankar等人，2011年40）。 微生物，唾液和组织剪切力的动态环境使局部治疗变得复杂。 由于粘合剂故障（<24 h），结构完整性的丧失或其组合43（Boateng等，2014; Davidovich-Pinhas＆bianco-Peled，2014; Hearnden等，2012; Hearnden et al。，2012; Laffleur 44＆Kküpepersan al an al al an al an al an al an al an al an al an al an an al an al an al an an al an al an al an al an al an al an al an al an al and a an and 201; 替代方案是液体45或凝胶的频繁应用（3-5/天），导致患者依从性差。 商业粘膜粘附设计基于水46肿胀聚合物，这些聚合物通过组织表面的聚合物纠缠粘在软组织上（Smart，47，2014年）。 设计相对安全，但是不受控制的吸水会导致48个粘附力随着时间的推移而恶化（0.5-5 kPa，假设面积为2 cm 2）（El Azim等，2015; Kumria等； Kumria et 49 al。 因此，水凝胶50结构在脱落前的固定量为6-8小时（Nafee等，2004； Perioli等，51 2004； Santocildes-Romero等，2017）。 如果肿胀52稳定，粘附性设计将得到改善，从而防止凝聚力和粘合性衰竭（Smart，2014）。 延长保留率将导致口腔病变处增加接触时间增加，扩展治疗剂量并提供屏障54（Colley等，2018; Santocildes-Romero等，2017）。 55口腔以伤口和溃疡的形式表现出来（Nguyen＆Hiorth，2015; Sankar等人，2011年40）。微生物，唾液和组织剪切力的动态环境使局部治疗变得复杂。由于粘合剂故障（<24 h），结构完整性的丧失或其组合43（Boateng等，2014; Davidovich-Pinhas＆bianco-Peled，2014; Hearnden等，2012; Hearnden et al。，2012; Laffleur 44＆Kküpepersan al an al al an al an al an al an al an al an al an al an an al an al an al an an al an al an al an al an al an al an al an al an al and a an and 201;替代方案是液体45或凝胶的频繁应用（3-5/天），导致患者依从性差。商业粘膜粘附设计基于水46肿胀聚合物，这些聚合物通过组织表面的聚合物纠缠粘在软组织上（Smart，47，2014年）。设计相对安全，但是不受控制的吸水会导致48个粘附力随着时间的推移而恶化（0.5-5 kPa，假设面积为2 cm 2）（El Azim等，2015; Kumria等； Kumria et 49 al。因此，水凝胶50结构在脱落前的固定量为6-8小时（Nafee等，2004； Perioli等，51 2004； Santocildes-Romero等，2017）。粘附性设计将得到改善，从而防止凝聚力和粘合性衰竭（Smart，2014）。延长保留率将导致口腔病变处增加接触时间增加，扩展治疗剂量并提供屏障54（Colley等，2018; Santocildes-Romero等，2017）。55
探索微生物纤维素的多功能性和潜力
使用的底物应便宜，容易获得，并且能够支持细菌生长和MC生产。最常用的MC生产底物是甘蔗糖蜜，水果和蔬菜废物以及半纤维素[25]（表3）。甘蔗糖蜜是糖业的副产品，富含葡萄糖，这是MC生产的主要基质。水果和蔬菜废物，例如菠萝果皮和苹果果馅饼，也富含葡萄糖，并且被发现是MC生产的合适底物。半纤维素是一种在植物细胞壁中发现的多糖，可以水解以释放可用于MC生产的葡萄糖。半纤维素已从各种植物来源（例如玉米棒和小麦草）中提取，并用作MC生产的底物[26]。农业，食品，啤酒和制糖工业，木质纤维素生物硬化厂，纺织品和纸浆厂产生的废物是卑诗省生产的理想原料[27]。乙酸在农业玉米茎的水溶液前酒精被用作细菌纤维素（BC）绿色合成的低成本碳源[28]。这种使用此类底物生产的微生物纤维素（MC）方法已被证明是可扩展且具有成本效益的，这使其成为大规模生产的有前途的方法。此外，使用废料（例如水果和蔬菜废物）可以进一步增强生产过程的可持续性。
来自椰子纤维的环保纳米纤维素
对可持续材料的日益增长的需求激发了对自然来源衍生的纳米纤维素的兴趣。这项研究的重点是使用纤维素酶通过酶水解从椰子纤维中合成纳米纤维素。为了优化生产过程，使用了1500 U/ml的纤维素酶浓度，并具有不同的酶体积（100、200、300、400和500 µL）。预处理步骤包括10％NaOH的划定和40％H 2 O 2的漂白，从而促进纤维素提取。综合分析表明，椰子纤维含有42.95％的α-纤维素，72.51％全纤维素，29.56％的半纤维素和22.77％的木质素。加入400 µL纤维素酶，达到了10.21 µm的最佳纳米纤维素大小（NSSK），表明纤维的酶促分解有效。扫描电子显微镜（SEM）表征了具有细纤维和表面不规则性的不均匀形态。傅立叶变换红外光谱（FTIR）的结果显示出显着的化学变化，包括在1728 cm -cm -1时峰值降低，峰从1600 cm -到1598 cm -μ的变化，以及在1028-1050 cm -〜1028-1050 cm -〜的范围内的增强峰。这些改变表明有效修饰木质素和半纤维素，证实了从椰子纤维成功生产环保纳米纤维素的。调查结果强调了利用椰子纤维作为纳米纤维素生产的可再生资源的潜力，为各种行业的可持续应用铺平了道路。©2025 SPC（SAMI Publishing Company），《亚洲绿色化学杂志》，用于非商业目的。
用于硝化纤维素工业的高纯度木浆
Rayonier Advanced Materials 硝化纤维素等级组合 在北美（美国和加拿大）和欧洲（法国）生产 北部和南部软木 牛皮纸和亚硫酸盐等级 超高纯度能力 宽粘度范围能力 浆板属性可调节 符合 MIL 216-C 棉绒浆的可持续替代品