Chem. Rev. 最新综述：带你了解神奇的纳米甲壳素材料

1.【导读】

甲壳素（Chitin）是一种存在于生物体内的长链聚合物，具有生物活性、生物相容性、生物降解性和低致敏性。尽管具有众多的优点，但难加工处理的结构使其利用度不高。甲壳素主要以高度脱乙酰化（即壳聚糖）形式被利用，在酸性条件下具有良好的溶解性和可加工性，然而，生产过程中产生的大量废弃物被认为是甲壳素可持续利用的一个限制。值得注意的是，甲壳素具有精细的多层次组装结构，可以在微观和宏观尺度上赋予多组分材料韧性和抗性，增加其多样性。因此，可利用甲壳素在纳米尺度上的结构特征，通过自上而下的方法将其直接加工转化为纳米甲壳素（Nanochitin），作为目标材料的构建组分。作为甲壳素结构的基本组成，纳米甲壳素具有与前体相似的化学和生物活性。了解纳米甲壳素的结构及其化学活性，对其性质进行改变优化，将有助于更多新型材料的启发设计。另外，其绿色化的工业应用也是纳米甲壳素研究的重点。

2.【成果掠影】

近日，南京林业大学范一民教授、东北林业大学刘守新教授团队白龙教授与加拿大英属哥伦比亚大学Orlando J. Rojas教授（共同通讯作者）等人，就（纳米）甲壳素的来源、生物学特性、组装与应用进行了综述讨论。相关成果以“Nanochitin: Chemistry, Structure, Assembly, and Applications”为题发表在Chemical Reviews期刊上。论文讨论了甲壳素纳米结构的分离、解构、改性和组装成功能材料的方法。强调纳米甲壳素在其原生结构中的作用，以及作为材料的组成部分，实现的多样功能。介绍了纳米甲壳素及其衍生材料应用的最新成果和工业化进展，并在绿色制造的基础上，探讨了纳米甲壳素在先进、可持续材料中的应用前景。

3.【结构框架】

1. 纳米甲壳素及其可持续性
2. 甲壳素的生物来源和化学特性

          2.1甲壳素的生物来源

          2.2甲壳素化学特性

3. 纳米甲壳素的分离与工程设计

          3.1甲壳素的提取

          3.2纳米甲壳素的分离

          3.3纳米甲壳素的工程设计

4. 纳米甲壳素在多尺度下的组装

          4.1 多尺度组装

          4.2 界面处纳米甲壳素的组装

          4.3 水中纳米甲壳素的组装

          4.4 过程诱导的纳米甲壳素组装

5. 纳米甲壳素在多维材料中的应用

          5.1 纳米甲壳素作为构建模块

          5.2 纤维与长丝

          5.3 薄膜

          5.4 凝胶和三维结构

6. 工业化展望

4.【图文概览】

纳米甲壳素及其可持续性

图1.（a）甲壳素和纳米甲壳素的发现、分析、提取、使用以及未来方向的时间线。关于（b）甲壳素、纳米甲壳素和纳米纤维素及（c）甲壳素纳米纤维（ChNF）和甲壳素纳米晶体（ChNC）相关文献的总结（2000-2020年）。

图2. 本综述包括简要介绍（第1部分）；甲壳素化学（第2部分）和甲壳素解构成纳米甲壳素（第3部分）；纳米甲壳素在不同介质中形成多尺度结构的主要反应（第4部分），以及各种各样的应用（第5部分），其中应用部分主要从不同维度展开介绍。最后，提出了在生物经济背景下，纳米甲壳素在工业化以及推动材料发展方面的前景。

甲壳素的生物来源和化学特性

2.1甲壳素的生物来源

图3. 与甲壳素有关的生物实例：（a）墨鱼，甲壳素主要在其喙与软骨部位。节肢动物，包括（b1）甲壳类动物和（b2）昆虫及其幼虫。（c）陆地、河流或海洋软体动物的壳。微生物包括（d1）真菌和（d2）酵母。

图4. 生物结构中出现的多尺度甲壳素结构的实例：（a1）珍珠状结构内的矿物质片晶。（a2）无机板层间蛋白质基质中的甲壳素纤维束。（b）甲壳类动物体中的多尺度结构，单体单元N-乙酰氨基葡萄糖（I）聚合形成甲壳素聚合物（II），它们在具有特定结合位点的蛋白质内形成纤维束（III）。纤维束以多种结构排列，优化断裂挠度和应变相关的响应，例如蜂窝结构（V）和角质层中发现的多个尺度的螺旋状Bouligand结构（VI，VII）。（c1）铁甲虫的平面视图，突出了三个不同的内部区域，器官和翅鞘之间的间距可变。（c2）甲虫的锯齿型关节通过关节分层保持结构连续，由此获得动物中最高的抗压能力。

图5. 甲虫中发现的甲壳素结构和相关颜色。（a1）各种甲虫结构颜色的范围。（a2）白金龟高度散射的外壳，产生超白的外观。（a3）保存了4000万年的甲虫表皮发光。（b1）金龟子外骨骼光学显微照片，每个细胞的中心有明亮的黄色反射，而边缘有绿色反射。（b2）原子力显微镜（AFM）和（b3）扫描电镜（SEM）观察到Bouligand结构在上表皮呈现半球形取向。（c1）横断面SEM图和（c2）a3图中白色反射表皮结构三维重建。

图6. 在各种昆虫（甲虫、苍蝇和蜘蛛）中发现的铲状和纺锤状黏附结构的SEM图像表明，较重的昆虫身体表现出更精细的黏附结构。

图7. 跨膜甲壳素合成酶结构的三维示意图。左边是球形红杆菌细菌纤维素合酶复合物的晶体结构。其中，纤维素聚合物用灰色的球体表示。右边对应的是甲壳素合酶c端部分的计算三维结构。细菌纤维素合酶的晶体结构(左图)被用作结构预测的模板。

图8. （a）昆虫蜕皮前阶段表皮的典型横截面结构示意图。（b）经过鞣制/硬化的蛋白质-甲壳素复合结构模型，其中蛋白质特异性的与甲壳素晶体的多个面以及非晶态结构部分相互作用（不同颜色代表不同的蛋白质）。（c）甲壳动物角质层的简化结构，突出角质层内的矿化区域，其中的矿物质网络在甲壳动物中比在贝壳中更连续。

图9. （a）微生物中发现的甲壳素质结构示意图。甲壳素-葡聚糖复合物模型包括酵母中的酿酒酵母和白色念珠菌，丝状真菌中的烟曲霉菌，蘑菇中的裂褶菌。（b）真菌中壳质体(一种产生甲壳素的复合物)的利用及其结构的三维示意图。

2.2甲壳素化学特性

图10. 甲壳素的三种主要形态图解。（a）同一酸/碱提取工艺获得的三种ChNF晶型的AFM图像。α-甲壳素可从蟹壳中提取，β-甲壳素可从墨鱼软骨中提取，γ-甲壳素可从蛾茧中提取。灰色箭头表示甲壳素大分子在晶体结构内的取向。（b1）α-甲壳素和（c1）β-甲壳素的分子结构和氢键。（b2）α-甲壳素和（c2）β-甲壳素在不同投影平面上的结构。

纳米甲壳素的分离与工程设计

3.1甲壳素的提取

图11. 从甲壳类动物壳中提取甲壳素的过程，包括脱矿质、脱蛋白和脱色（实线框）以及可供选择的预处理(虚线框)。考虑到对环境的影响和可持续性问题，新的提取方法也在不断出现。

3.2纳米甲壳素的分离

图12. （a）ChNF和（b）ChNC的分离方法概述。含有晶体和无序结构的ChNF是通过（a1）机械处理或（a2）化学修饰和（a3）生物处理辅助的机械处理产生的。化学和生物修饰的主要目标是赋予甲壳素额外的化学特性，有利于制备纤维。ChNC是通过表面剥落和用酸或氧化剂进行强化学处理，去除无序的甲壳素结构而产生的。

图13. 典型机械法制备ChNF的显微图像。（a）水中超声由甲壳素分离制备和（b）醋酸中一次研磨α-甲壳素制备的ChNF的SEM图像。（c）在醋酸中通过一次微射流由墨鱼软骨β-甲壳素制备的ChNF和（d）由龙虾外骨骼通过微射流制备的低蛋白ChNF的TEM图像。

图14. 甲壳素表面（a）部分脱乙酰化和（b）TEMPO氧化处理后在分子水平上发生的反应机理示意图。通过甲壳素的分子结构表征了甲壳素在不同加工步骤中的反应位点。（c）准溶剂辅助下原生甲壳素的自剥离途径及机制。（c1）通过准溶剂溶胀和均匀的表面电离，甲壳素自行剥离成ChNF的示意图。（c2）甲壳素在自剥离过程中发生了两步连续的化学和结构演变，第I步是甲壳素的去质子化，第II步是甲壳素与马来酸酐的电离。（c2）准溶剂辅助马来酸酐插入甲壳素分子的模型。（d）细菌甲壳素脱乙酰酶催化甲壳素表面脱乙酰。

图15. 化学处理辅助下机械纳米原纤化制备的ChNF图像。以蟹壳中部分脱乙酰的α-甲壳素为原料，通过醋酸中（a）超声和（b）微射流制备的ChNF的TEM图像。（c2）水中TEMPO氧化管虫β-甲壳素制备的ChNF的TEM图像。（d）水中研磨马来酸酐酯化的α-甲壳素分离制备的ChNF的SEM图像。（e）准溶剂溶胀和马来酸酐插层法从墨鱼软骨β-甲壳素中提取的ChNF的TEM图像。（f）在醋酸中α-甲壳素脱乙酰化处理后机械分离产生的ChNF的TEM图像。

图16. 蟹壳α-甲壳素在（a1）pH 3和（a2）pH 6的悬浮液中透析后，超声10 min得到的HCl水解的ChNC的TEM图像。（b）蟹壳和（c）巨型管虫中得到的HCl水解的ChNC的TEM图像。通过（d）TEMPO氧化和（e）过硫酸铵处理从蟹壳α-甲壳素中分离出的ChNC的TEM图像。

图17. （a）脱乙酰化甲壳素团簇在酸水解下产生单个ChNC的示意图。通过90 min酸水解产生的单个ChNC的（b1）冷冻电镜和（b2）AFM图像。（c1）在没有超声破坏的情况下，30 min酸水解的ChNC的冷冻电镜图。(c2) 经过60 min酸水解和超声破碎30 s后ChNC的TEM图像。（d）经高碘酸盐氧化后，甲壳素中无序结构加速脱乙酰化、氧化和降解，产生含羧基的可溶性化合物的途径。该工艺证明了高碘酸盐生产ChNC的能力。（e1）通过选择性的碱性高碘酸氧化非有序的甲壳素结构而保持其中有序结构完整制备ChNC示意图，（e2）将甲壳素分解成ChNC时限制其表面的脱乙酰化和碱性高碘酸盐氧化，从而产生两性离子纳米晶体。（f）虾甲壳素制备的ChNC的TEM图像。

3.3纳米甲壳素的工程设计

图18.调整纳米甲壳素表面化学的化学策略。羟基基团：（a）乙酰化ChNC的TEM （b）ChNC和乙酰化ChNC的X射线衍射图。（c）四氢呋喃中ChNC和乙酰化ChNC的分散性。氨基基团：（d）14%萘酰取代的ChNC的SEM图像。（e）脱乙酰化的ChNC（虚线）和二甲亚砜中萘酰化的ChNC（实线）的透射光谱。（f）丙烯酸接枝的ChNC的SEM图像。（g）丙烯酸接枝的ChNC的紫外可见透射光谱，n代表接枝的丙烯酸与ChNC中N-乙酰氨基葡萄糖单元的摩尔比。

纳米甲壳素在多尺度下的组装

图19. 在不同长度尺度下加工和组装（纳米甲壳素）的层次结构和挑战。

 4.1 多尺度组装

图20. （a）模拟ChNF体系的平均结构示意图，使用颜色编码的积木来突出结构特征。在使用（1110）模型进行模拟时出现（b1）非特异性和（b2）特异性H键的数量。（c）在MD模拟中在0 ns（左）和250 ns（右）时观察到的(1110)系统选定结构，并突出显示了氢键。

图21.（a）基于纳米晶体的主成分分析，从一个ChNC的冷冻透射电镜图像中获得的断层扫描重建和相应的手性剖面，结果显示左手手性和非手性剖面沿轴向扭转。（b）用于分析沿纳米晶体轴向扭转特征的标准模型示意图。（c）ChNC的手性扭转与（b）中截面段轴向长度的函数关系。

图22. （a）在胶体尺度上相互作用下（包括范德华力、静电力和耗散相互作用）的球形ChNC颗粒以及（b）在给定离子强度（1，10和80 Mm NaCl）的水悬浮液中、胶体尺度范德华力和静电力作用下棒状ChNC的DLVO示意图。

图23. （a1）ChNC分散液通过约束蒸发诱导自组装的成键示意图。（a2）在毛细管流动下沿键的方向，ChNC片层形成和分布的偏光显微镜图像。（b）ChNC/硅氧烷分散液的序参量S_eff。（c1）ChNC自组装诱导形成的、具有阵列孔结构的介孔ChNC/硅氧烷纳米复合材料TEM图像。（c2-c4）c1中复合材料不同方向的典型偏振光显微图像。

 4.2 界面处纳米甲壳素的组装

图24. （a1）根据接触角（θ），球形颗粒在油/水界面的吸附示意图。（a2）油包水(O/W)体系中接触角< 90°颗粒的吸附。（b）不同pH值(3 ~ 6)的ChNC分散液旋涂得到薄膜的三相接触角。（c1）给定浓度下ChNC分散液的表面(空气/水)和界面(油/水)张力。（c2）10 μL气泡在0.5 Hz频率下振荡的空气/水界面扩张流变学，表明0.5 wt %分散液中ChNC的界面吸附。（d）ChNC稳定的聚苯乙烯球的SEM图像。（e）不同浓度下，ChNC及其稳定的油包水Pickering液滴荧光图像。（f1）ChNC稳定的Pickering泡沫干燥后的SEM图像。（f2）泡沫液态下的偏振光显微图像。（g）超双疏水ChNC粉末包裹的液珠，在玻璃、纸张、塑料和水表面的展示图像。

4.3 水中纳米甲壳素的组装

图25. （a）ChNC的溶致液晶转变随浓度的变化而变化，表现为上方较暗的各向同性相和底部较亮的向列相。（b）悬浮在硅油中的不同浓度ChNC分散液滴的POM图像。（c）在20℃下，0.1%应变的ChNC分散液G’和tan δ的浓度依赖性。（d）5 wt %的ChNC分散液处理1天后形成的各向异性相指纹图谱的POM图像。通过干燥向列相ChNC分散液制备的薄膜截面的SEM图像（e1，e2），呈现螺旋结构和Bouligand拱形结构。（e3）在悬浮状态下无序ChNC组装成有序向列相结构的示意图。（e4）在不同的HCl和NaCl浓度下，ChNC分散液和固相状态的手性向列间距。（f）通过ChNC/AA 液晶光聚合形成螺旋有序的杂化ChNC/PAA的示意图。（g）指纹样ChNC/AA 液晶的POM图像。（h1，h2）交联ChNC/PAA杂化材料截面的SEM图像。

图26. （a1-a4）β-ChNFs在pH 8下经过四个不同阶段自组装的冷冻电镜图像。（b）ChNC和膨润土在碱性（pH 9）、中性（pH 7）和酸性（pH 3.4）条件下的分散状态和纳米结构表面相互作用示意图。（c）不同pH条件下ChNF与CNF的热信号强度和相互作用示意图。

4.4 过程诱导的纳米甲壳素组装

图27. （a）一价钠和多价阴离子耦合对ChNF薄膜溶胀/消溶胀性能的影响。(b1)在原始水分散液中加入不同盐后，部分脱乙酰化ChNF在干燥状态下（左图）和重新分散在水中（右图的照片。（b2）重新分散的TEMPO氧化ChNF分散液照片，浓度分别为0.7和3.0%。

纳米甲壳素在多维材料中的应用

图28. 基于多尺度设计原则，纳米甲壳素构建的多维材料路线图。

5.1 纳米甲壳素作为构建模块

图29. （a）CNC和ChNF稳定的Pickering乳液的荧光显微图像。（b）使用两性ChNF在不同pH条件下制备的乳液的光学照片和显微图像。（c1）ChNF单独稳定的高内相Pickering乳液（HIPPE）的荧光显微图像。（c2）HIPPE液滴的冷冻电镜图像显示ChNFs在液滴表面和连续相中的分布。（c3）由HIPPEs制备的3D打印物品。（d1）不同浓度的非离子表面活性剂和ChNF的混合物稳定液体泡沫的起泡性和泡沫稳定性。（d2）ChNF稳定的液体泡沫（7.5 mg/mL）的共聚焦图像。（d3）ChNF稳定的液体泡沫干燥后截面SEM图像。（e）模拟小肠环境下ChNF稳定的Pickering乳液的还原游离脂肪酸（FFA）释放。

图30. （a1）由ChNC和二氧化硅共组装的向列相LCPs制备的氮掺杂介孔碳膜照片。（a2）a1中碳膜截面的SEM图像。（a3）在不同电流密度下1 M H₂SO₄中碳膜的恒流充放电曲线。（b1）智能可打印油墨的制备和应用示意图，其中ChNF作为水相中的添加剂以调整油墨的流变行为。（b2）不同ChNF添加量条件下油墨的粘度和屈服应力。（c）由虾获取的ChNF存在条件下，木质素纳米颗粒成核和生长的溶剂交换过程示意图。

5.2 纤维与长丝

图31. （a1）通过将ChNF水凝胶挤出到凝固浴中制备甲壳素基纤维或长丝的示意图。（a2）制备纤维的SEM图像和数码照片。（b1）由ChNF和金属离子混合挤出的杂化纤维结构示意图。（b2）凝胶状态下金属纳米颗粒与ChNF聚集的冷冻电镜图像。（c1）湿拉伸装置的示意图。（c2）未拉伸和拉伸状态下ChNF基纤维截面的SEM图像。拉伸比对ChNF基纤维（c3）拉伸力学性能，（c4）取向指数和（E）杨氏模量的影响。

图32. （a）干法纺丝通过直接拉伸ChNF分散液（红色）和藻酸盐溶液（蓝色）接触产生的粘性界面来制备长丝。（b）ChNF与海藻酸盐界面络合作用机理示意图。制备长丝（c1）表面壳层和（c2）截面芯部的SEM图像。（d1）不同长径比的ChNF纤维在干湿条件下的拉伸试验。（d2）浸没在水中且有负载的单丝图像，以此显示其湿稳定性。

5.3 薄膜

图33. （a）由α-ChNF制备的柔性透明ChNF薄膜的外观图片。（b）从左到右分别为黄道蟹、双孢菇茎、帽和和整个蘑菇制备的纳米膜，厚度在60到80 μm之间。TEMPO氧化的ChNC、脱乙酰ChNF、HCl水解ChNC和墨鱼软骨ChNF制备的自支撑膜（25 μm厚）的（c1）UV可见光透过率表征和（c2）AFM图像。（d）昆虫衍生ChNF与木材衍生CNF的抗拉强度和杨氏模量的比较。（e）对不同ChNF样品的垂直火焰测试。（f1）使用聚丙烯、聚丙烯-SiO₂、纤维素无纺布和ChNF隔膜的电池循环性能。（f2）使用不同隔膜的LiFePO₄/Li电池在120°C下的充放电曲线。

图34. （a）含甲基丙烯酸树脂的透明ChNF复合膜的外观和柔韧性。（b）一系列乙酰化ChNF和ChNF复合物膜的热膨胀系数。（c1）在光引发剂存在下，用ChNC进行乳化的紫外固化丙烯酸环氧大豆油液滴的SEM图像。（c2）紫外固化ChNC复合聚合物薄膜截面SEM图像。（c3）紫外固化ChNC复合物膜的外观。（d1）通过嵌入/固定各种纳米颗粒/组分制备不同ChNF纳米膜基复合材料的示意图。基于ChNF纳米膜的传感体系的（d2）外观和（d3）柔性展示。（e1）用于读取卡片的射频识别标签的示意图。具有信息传输能力的（e2）ChNC/CNF涂覆与（e3）铝涂覆的PET膜。

 5.4 凝胶和三维结构

图35. （a1）形成ChNF水凝胶的模板支架的结构。（a2）牺牲模板在碱性介质中溶解获得ChNF水凝胶。边长为10 mm的ChNF水凝胶支架（a3）照片和（a4）SEM图像。（b）氨气存在条件下ChNFs凝胶化的过程。（c）ChNF水凝胶SEM图像。（d）用于制备纳米甲壳素冷冻凝胶的定向冷冻示意图。（e）ChNF冷冻凝胶冻干后截面的SEM图像。

图36. （a）骨原细胞在含海藻酸盐的ChNC水凝胶中的SEM图像（上）和荧光显微照片（下），ChNC/海藻酸盐比例为1。（b）单独使用骨髓间充质干细胞（BMSC）和包埋ChNF水凝胶后处理难愈创面照片。（c1）聚丙烯酰胺- ChNC水凝胶的制备示意图，该凝胶用于固态锌离子电池电解质。（c2）使用聚丙烯酰胺- ChNC水凝胶电解质的Zn//VO₂固态电池与其他钒基正极液态电解液锌离子电池的能量密度比较。（c3）固态锌离子电池的恒流放电和化学自充电。（d）用ChNF水凝胶处理前后染料水溶液的变化。

工业化展望

图37. 使用中试生产系统将生蟹壳经脱色、纯化加工成甲壳素薄片的生产过程，去除蟹壳中的矿物质、蛋白质和表面色素成分。

5.【总结展望】

本文综述了纳米甲壳素的化学和生物学研究进展，重点阐述了甲壳素在构建生物多层次结构中的重要作用。尽管纳米甲壳素在可持续性和功能性材料方面已经取得了很大的进展，但在可加工性和性能方面仍存在诸多问题。未来研究中仍需要深入了解甲壳素及纳米甲壳素的相互作用本质。如何在分离的情况下保持纳米甲壳素的复杂结构也存在很多挑战。同时，关于纳米甲壳素自然组装的探究，需要开发更具成本效益的绿色工艺，充分利用纳米甲壳素材料的独特性质。

文字及图表来源于American Chemical Society Publications (https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.2c00125)

【作者介绍】

加拿大英属哥伦比亚大学Orlando J. Rojas教授

Orlando J. Rojas教授现为加拿大英属哥伦比亚大学杰出研究首席获得者，并为化工与生物、木材科学、化学系教授。此外，Rojas教授还是芬兰阿尔托大学和北卡罗莱纳州立大学客座教授。Rojas教授的研究领域包括生物质材料（包括纤维素、木质素、甲壳素等）在胶体、超材料、先进制造等方面的应用。Rojas教授已获得包括纤维素和可再生材料领域最高学术奖-安塞姆佩恩奖（2018），Tappi学会纳米技术奖（2015）等在内的多个奖项。截至到2022年，Rojas教授已获得包括欧洲ERC先进项目、芬兰科学院旗舰项目（FinnCERES）在内的多个重量级科研项目。

南京林业大学范一民教授

1. 团队介绍

南京林业大学范一民教授及其团队自2008年开始从事甲壳素等生物质的纳米纤维制备及其功能材料构建方面的研究，长期与Rojas教授团队保持人才培养及科研合作。该团队在以纳米甲壳素为代表的生物质纳米纤维的节能高效绿色制备方法体系的建立、纳米纤维剥离机理阐述及其规模化生产与运输瓶颈问题的解决等基础理论研究方面取得了重要性的突破。在多维度纳米纤维功能材料的组装构建、材料性质与功能调控机制及功能化设计等方面形成了系列研究体系与方法。该团队在纳米甲壳素等生物质纳米纤维相关研究已发表学术论文100多篇，获授权发明专利10多项。团队经过十多年的探索和积累，攻克了纳米甲壳素的低成本量产的难题，目前已开发了纳米甲壳素分散液，以及干态和凝胶态（高浓）并可再分散的纳米几丁质的规模化生产关键技术，突破了纳米几丁质的生产和运输瓶颈。

2. 相关优质文献推荐

[1]   Junhua Xu, Liang Liu, Juan Yu, Yujun Zou, Wenhui Pei, Lili Zhang, Wenbo Ye, Long Bai, Zhiguo Wang*, Yimin Fan*, Qiang Yong, Orlando J. Rojas. Simple synthesis of self-assembled nacre-like materials with 3D periodic layers from nanochitin via hydrogelation and mineralization[J]. Green Chemistry, 2022, 24, 1308-1317. https://doi.org/10.1039/D1GC03988A

[2]   Ying Liu, Juan Yu, Liang Liu*, Yimin Fan*. Shape-recoverable, piezoresistive, and thermally insulated xerogels based on nanochitin-stabilized Pickering foams [J]. Carbohydrate Polymers, 2022, 278, 118934. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2021.118934

[3]   Huazhong Ma, Liang Liu*, Juan Yu, Yimin Fan*. One-step preparation of chitin nanofiber dispersion in full pH surroundings using recyclable solid oxalic acid and evaluation of redispersed performance[J]. Biomacromolecules, 2021, 2, 4373-4382. https://doi.org/10.1021/acs.biomac.1c00938

[4]   Wenbo Ye, Huazhong Ma, Liang Liu, Juan Yu, Jiangli Lai, Yaowei Fang* Yimin Fan *. Biocatalyzed route for the preparation of surface-deacetylated chitin nanofibers. Green Chemistry, 2019, 21(11), 3143-3151. https://doi.org/10.1039/c9gc00857

[5]   Liang Liu, Long Bai, Anurodh Tripathi, Juan Yu, Zhiguo Wang, Maryam Borghei, Yimin Fan∗, Orlando J Rojas∗. High axial ratio nanochitins for ultra-strong and shape-recoverable hydrogels and cryogels via ice templating. ACS Nano, 2019, 13, 2927-2935. https://doi.org/10.1021/acsnano.8b07235

[6]   Jie Jiang, Wenbo Ye, Juan Yu, Yimin Fan*, Yuko Ono, Tsuguyuki Saito, Akira Isogai*. Chitin nanocrystals prepared by oxidation of α-chitin using the O2 /laccase/TEMPO system. Carbohydrate Polymers, 2018, 189, 178-183. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2018.01.096

东北林业大学白龙教授

1. 团队介绍

东北林业大学白龙教授于2017年加入Orlando J. Rojas教授课题组进行博士后研究，并于2021年3月全职回国加入东北林业大学刘守新教授团队。近五年以来主要从事生物质纳米材料（纤维素、甲壳素和木质素等）在高性能绿色多相体系设计、合成及其功能化应用方面的研究，在调控纳米生物质自组织特性、构筑三维超材料及3D打印构建复杂功能化体系等应用基础方面取得了重要性的突破。该团队在纳米甲壳素等生物质纳米材料相关研究已发表学术论文30多篇，其中包括Nature Sustainability、Advanced Functional Materials、ACS Nano等国际知名期刊。

2. 相关优质文献推荐

• Xiaofei Dong, Wentao Gan*, Ying Shang, Jianfu Tang, Yaoxing Wang, Zhifeng Cao, Yanjun Xie, Jiuqing Liu, Long Bai*, Jian Li*, Orlando J. Rojas*. Low-value wood for sustainable high-performance structural materials. Nature Sustainability, 2022.
• Long Bai*, Siqi Huan, Ya Zhu, Guang Chu, David Julian McClements, Orlando J. Rojas. Recent advances in food emulsions and engineering foodstuffs using plant-based nanocelluloses. Annual Reviews of Food Science and Technology, 2021,12: 383-406.
• Long Bai, Siqi Huan, Bin Zhao, Ya Zhu, Jordi Esquena, Feng Chen, Guang Gao, Eyal Zussman, Guang Chu*, Orlando J. Rojas*. All-aqueous liquid crystal nanocellulose emulsions with permeable interfacial assembly. ACS Nano 2020, 14: 13380-13390.
• Long Bai*, Tero Kämäräinen, Wenchao Xiang, Johanna Majoinen, Jani Seitsonen, Rafael Grande, Siqi Huan, Liang Liu, Yimin Fan, Orlando J. Rojas*. Chirality from cryo-electron tomograms of nanocrystals obtained by lateral disassembly and surface etching of never-dried chitin. ACS Nano, 2020, 14: 6921-6930.
• Siqi Huan, Bruno D. Mattos, Rubina Ajdary, Wenchao Xiang, Long Bai*, Orlando J. Rojas*. Two-phase emulgels for direct ink writing of skin-bearing architectures. Advanced Functional Materials, 2019, 29: 1902990.