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)
校友
教工
學生