近日,我校輕工科學與工程學院徐永建教授團隊在國際材料領域頂級期刊《ACS Nano》(IF=15.881)上發表題為“Cellulose Hollow Annular Nanoparticles Prepared from High-Intensity Ultrasonic Treatment”的研究論文。目前已知棒狀形貌納米纖維素(R-CNC)、纖維素納米纖絲(CNF)、球形納米纖維素(SNC)以及片狀納米纖維素(CNS)四種形貌的納米纖維素。論文首次報道了一種中空環狀纖維素納米晶( HTA-CNCs ),該研究補充完善了纖維素基礎理論,拓寬了纖維素納米晶的研究方向,為其高附加值應用奠定了基礎。陜西科技大學為第一通訊單位,碩士研究生高敏蘭為第二作者,博士研究生張永奇為第三作者,徐永建教授為第一作者和第一通訊作者,寧璐璐副教授是共同通訊作者。





目前的研究表明,R-CNC在特定條件下可以轉換成環狀拓撲結構HTA-CNC。球差校正透射電子顯微鏡結果表明,HTA-CNC的尺寸特征:環直徑10.0-30.0 nm,環壁寬度3.0-4.0 nm,環厚度2.0-5.0 nm。FT-IR光譜及擬合結果表明,HTA-CNC的三種氫鍵數量減少,游離OH增加。拓撲形貌HTA-CNCs的結構和氫鍵變化趨勢,分子動力學模擬與FT-IR擬合結果趨勢一致,結晶區結構松弛,氫鍵總量減少了約30%;拓撲形貌形成過程中纖維素分子鏈苷鍵鍵角Tau(C4-O4-C1)及苷鍵夾角Phi(O5-C1-O4-C4)和Psi(C1-O4-C4-C5)發生了變化。從整體勢能上看,HTA-CNC的能量高于R-CNCs,環化需要外力做功,將動能轉化為勢能,環化過程中形貌結構改變所帶來的熵增可能是穩定環狀結構的因素。
中空無機/金屬納米粒子是良好的藥物輸送載體,這得益于其空心結構。論文報道的這種新形貌結構的CNC,具有典型的中空環狀拓撲結構,在藥物緩釋、輸送等領域具有良好的應用前景。
文章鏈接:https://doi.org/10.1021/acsnano.1c11167
(核稿:劉國棟 編輯:劉倩 學生編輯:張梅琳)