环保的纳米纤维纤维素基质具有从纺织品到医疗器械的广泛应用

纤维素是主要的植物支架和主要的天然构建块，其有效利用可以解决各个行业与石油基聚合物相关的许多问题。为了寻找更可持续的纤维素用途，立陶宛科学家开发了一种纳米纤维纤维素基质的生产方法，该方法有可能取代不可再生的工业，甚至在生物医学应用中

由合成石油基材料制成的纺织品、服装、玩具和运动器材在从生产到废物管理的整个生命周期中对环境产生了重大的负面影响

科学家们认为，有必要用环保材料取代石油基材料，并向消费者证明，使用多年的产品可以在保持其有效性的同时进行更换。考纳斯理工大学（KTU）博士生、新型环保纤维素纳米纤维的创造者之一Ingrida Pauliukityt表示，这项发明是迈向更可持续产业的一步

一篇描述这项工作的论文发表在《生物医学材料研究杂志》A部分。

一种独特的生产方法

纤维素是地球上含量最丰富、分布最广的天然多糖，通常存在于植物细胞壁、藻类中，或由某些细菌合成。

发明人说：“我选择纤维素作为研究对象是因为它的天然来源和良好的性能：它的生物相容性和可降解性、多种化学菌株和广泛的应用。”

本发明是使用湿式静电纺丝方法开发的，通过将纤维素溶解在特殊的溶剂（离子液体）中，然后将溶液转化为纤维

“这是一种可以创建具有独特凝胶状结构的纤维素基质的方法，类似于细菌自然合成的纤维素纤维，”KTU化学技术学院（CTF）的博士生说

这种制造纤维素的方法因其环保性而在市场上具有优势。特别是，由于使用了“绿色溶剂”，所使用的溶解方法更环保。

此外，该生产过程的原料可以是生纤维素或纤维素废物。根据材料的纯度，所得纤维可用于不同的产品。回收的纤维素可用于生产新的聚合物复合产品，如玩具、运动器材、家居用品。如果原料是纯植物纤维素，生物医学应用具有巨大的潜力，其中这种纳米纤维结构具有独特的生物相容性

对癌症研究的重大推动

“我们的发明——纳米纤维纤维素基质就像一个支架，一种帮助细胞分裂和生长的结构支撑，”Pauliucityté解释道

Pauliukitytė提到的生物相容性在组织工程中非常重要，可以防止活体对用于细胞繁殖的材料（而不是生物体自然合成的材料）产生免疫反应

“此外，纤维素具有非常有利的机械性能，因此开发的纤维很坚固，可以承受细胞增殖时产生的高应力。由于纤维素吸水，在伤口愈合中使用纤维素纤维可以控制愈合过程中产生的水分量，”Pauliukitytė说

到目前为止，纤维素在组织工程中的适用性已被测试用于软骨、骨和血管结构的重建。然而，鉴于纤维素的生物相容性、结构和保湿性能，这种聚合物在再生医学中具有巨大的潜力，旨在刺激身体的自然恢复机制，恢复失去的生物功能，并促进器官生长

此外，开发的纤维素纳米纤维不仅具有生物相容性和环保性，而且有可能形成三维（3D）细胞模型，更好地反映自然环境中的细胞行为

“这是一个显著的优势，尤其是在组织工程和癌症研究中，因为3D培养可以进行更精确的实验，更好地了解细胞生长和相互作用，”Pauliucityté说 More information: Ingrida Pauliukaitytė et al, Regenerated nanofibrous cellulose electrospun from ionic liquid: Tuning properties toward tissue engineering, Journal of Biomedical Materials Research Part A (2024). DOI: 10.1002/jbm.a.37798