馬麗莎 苑宇峰 張莉莉 王志國

摘要：近年來，木質(zhì)纖維素復(fù)合水凝膠的制備及功能化等研究備受關(guān)注，特別是木質(zhì)纖維素多組分或全組分復(fù)合水凝膠的研究取得了一系列重要的進展。本文綜述了木質(zhì)纖維素復(fù)合水凝膠制備中纖維素、半纖維素、木質(zhì)素等各組分的關(guān)鍵作用及其在生物醫(yī)藥、污水處理、催化吸附、紫外阻隔等功能化應(yīng)用方面的研究進展。

關(guān)鍵詞：木質(zhì)纖維素;多組分;復(fù)合水凝膠;功能化應(yīng)用

中圖分類號：TS721文獻標(biāo)識碼：A DOI：10.11981/j. issn.1000?6842.2021.04.64

水凝膠是一種具有三維立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，其內(nèi)部含有大量親水官能團，具有一定的保水性、吸附性和緩釋特性[1]，被廣泛應(yīng)用于藥物輸送、組織工程、傷口敷料、凈水、催化、電氣元件等領(lǐng)域[2]。根據(jù)其制備原料，水凝膠可分為合成高分子類水凝膠與天然高分子類水凝膠兩大類;合成高分子類水凝膠作為傳統(tǒng)的水凝膠，其原料一般為丙烯酰胺、丙烯酸等石化產(chǎn)品[3]，具有價格高、生物相容性差、降解性差、制備過程能耗大、污染大等缺點，因此，越來越多的研究者將目光轉(zhuǎn)向天然高分子類水凝膠的開發(fā)與研究。木質(zhì)纖維素是陸地上儲存量最豐富的綠色可再生資源，含有纖維素、半纖維素、木質(zhì)素等天然高分子。通過木質(zhì)纖維素中三大組分的重組，制備出滿足各種功能要求的復(fù)合水凝膠，可實現(xiàn)天然植物原料從分離、加工、制備到應(yīng)用的高值化、同步化發(fā)展策略;同時貫徹“同源共流、物盡所值”的綠色化學(xué)理念。本文綜述了近年來纖維素、半纖維素、木質(zhì)素各組分在木質(zhì)纖維素多組分或全組分復(fù)合水凝膠制備中的關(guān)鍵作用及其在生物醫(yī)藥、污水處理、催化吸附、紫外阻隔等功能化應(yīng)用方面的研究進展，并對木質(zhì)纖維素復(fù)合水凝膠的性能及其各應(yīng)用領(lǐng)域的機遇與挑戰(zhàn)進行了展望。

1 木質(zhì)纖維素各組分在其復(fù)合水凝膠制備中的關(guān)鍵作用

作為傳統(tǒng)高分子類水凝膠的理想替代品，充分了解木質(zhì)纖維素復(fù)合水凝膠中的三大組分（纖維素、半纖維素、木質(zhì)素）在水凝膠制備中所發(fā)揮的作用十分必要，這有利于更精確地根據(jù)使用需求對水凝膠的組成原料進行選擇，并以此調(diào)控水凝膠的各項性能。

1.1纖維素基水凝膠的制備及纖維素的作用

纖維素是由吡喃型 D-葡萄糖結(jié)構(gòu)單元以β-1，4糖苷鍵連接而成的線性高分子聚合物，這種具備一定剛性的天然高分子聚合物具有作為水凝膠骨架結(jié)構(gòu)、為水凝膠提供內(nèi)部結(jié)合強度的基礎(chǔ)[4]。水凝膠材料的性能和功能化與其制備途徑、制備方法有關(guān)，木質(zhì)纖維素復(fù)合水凝膠由于組分復(fù)雜，對其制備過程進行系統(tǒng)性闡述具有一定難度，但木質(zhì)纖維素復(fù)合水凝膠的構(gòu)建與纖維素基水凝膠的構(gòu)建一致;基于此，本文對纖維素基水凝膠的制備體系及制備方法進行了研究概括。

纖維素基水凝膠的制備體系包括納米分散體系和溶解體系，納米分散體系是指將均勻分散在某一溶液中的納米纖維素作為原料制備水凝膠，該體系中纖維素的晶型結(jié)構(gòu)仍為Ⅰ型，不發(fā)生改變。溶解體系是指首先將纖維素溶解在某一溶劑中再用于制備水凝膠的體系，該體系中的活性基團與纖維素羥基的相互作用可達到破壞纖維素氫鍵網(wǎng)絡(luò)從而使其溶解的目的，因此，溶解體系中纖維素的結(jié)晶區(qū)被破壞，晶型結(jié)構(gòu)變?yōu)棰蛐?。此外，纖維素基水凝膠的交聯(lián)方式又可大致分為物理交聯(lián)和化學(xué)交聯(lián)兩種，物理交聯(lián)的纖維素基水凝膠依靠纖維之間的彼此纏結(jié)及氫鍵、范德華力等作用便可自成膠，而化學(xué)交聯(lián)則依靠生成共價鍵為水凝膠提供力學(xué)強度。

1.1.1納米分散體系制備纖維素基水凝膠

天然植物細(xì)胞壁中的纖維素由于比表面積小、可及性羥基數(shù)量少，其應(yīng)用與發(fā)展受到了限制。采用2，2，6，6-四甲基哌啶氧化物（ TEMPO ）氧化、機械法、生物法、酸水解等方法制備得到的納米纖維素可以有效改善上述缺陷。其中，經(jīng) TEMPO 氧化及機械處理后得到的納米纖維素（ TOCN ）表面攜帶大量的負(fù)電荷。Dai 等[5]將帶負(fù)電的 TOCN 和帶正電的瓜爾膠通過簡單的物理共混，制備得到一種不需要任何交聯(lián)劑的自組裝水凝膠;TOCN 和瓜爾膠混合時，能產(chǎn)生靜電相互作用并原位形成豐富的氫鍵，賦予水凝膠一定的結(jié)合強度。Liu 等[6]將聚多巴胺引入 TOCN 網(wǎng)絡(luò)中，以鈣離子為交聯(lián)劑，通過離子交聯(lián)制備得到一種具有紅外光響應(yīng)的新型復(fù)合水凝膠，其中，聚多巴胺作為紅外光觸發(fā)劑及藥物載體，而 TOCN 提供了三維骨架結(jié)構(gòu)。

與溶解體系制得的纖維素基水凝膠相比，由納米分散體系制備的纖維素基水凝膠具有原始的結(jié)晶區(qū)和更高的相對分子質(zhì)量;在相同固含量條件下，納米分散體系制備的纖維素基水凝膠通常具有更好的力學(xué)性能，但其具有分散體系固含量難以提高的缺點;因此，以納米分散體系制備的纖維素基水凝膠的性能及應(yīng)用有待進一步的研究發(fā)展。

1.1.2溶解體系制備纖維素基水凝膠

纖維素的溶解體系可分為含水體系（ N-甲基嗎啉-N-氧化物（ NMMO ））、堿脲體系及無水體系（離子液體、氯化鋰/二甲基亞砜（LiCl/DMSO））等，以溶解體系制備水凝膠時，溶液的不同也會導(dǎo)致水凝膠性能的差異。在溶解過程中，含水體系中的水分子會與纖維素爭奪該體系中的氫鍵供體，導(dǎo)致纖維素氫鍵斷裂不完全。因此，與無水體系制備的水凝膠相比，含水體系溶解后再生制備的水凝膠具有更高的結(jié)晶度，從而具有更好的力學(xué)強度和熱穩(wěn)定性，而無水體系制備的水凝膠則普遍具有更豐富的孔隙結(jié)構(gòu)。離子液體是近年來興起的、具有良好發(fā)展?jié)摿Φ睦w維素溶劑，與其他傳統(tǒng)纖維素溶劑相比，離子液體具有毒性低、蒸氣壓低、穩(wěn)定性強、可回收、溶解度高等優(yōu)點[7-9]。以離子液體為溶劑直接構(gòu)建纖維素基水凝膠，能夠有效減少化學(xué)交聯(lián)劑的使用;另外，通過凝固浴制備纖維素基水凝膠也是常用的方法之一，凝固浴的性質(zhì)和種類會影響離子液體的擴散，從而影響所制備水凝膠的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。一些研究也將不同的纖維素溶劑體系混合后用于溶解纖維素，可一定程度上改善溶解效果[10]。

除了對溶劑的選擇之外，纖維素的溶解程度還與纖維素的原料、纖維素的預(yù)處理條件、溶解溫度、溶解時間等因素有關(guān)。雖然相同固含量條件下，溶解體系制備的纖維素基水凝膠力學(xué)性能可能低于納米分散體系制備的纖維素基水凝膠，但以溶解體系制備水凝膠的優(yōu)點在于，該方法可以通過提高體系的固含量而提高水凝膠的性能。Kadokawa等[11]將纖維素加入離子液體（1-丁基-3-甲基咪唑氯化物）中，在100℃下攪拌24 h 后獲得透明均勻的纖維素溶液，在室溫下將該溶液放置7天，即可制得纖維素水凝膠。Peng 等[12]將纖維素溶解于離子液體（1-烯丙基-3-甲基咪唑氯化物）中，在-20℃下放置12 h ，通過纖維素的兩親性及分子間氫鍵逐步自聚集形成了具有手性向列結(jié)構(gòu)的纖維素水凝膠。Ye 等[13]采用環(huán)氧氯丙烷（ EPI ）交聯(lián)溶解于堿脲體系中的纖維素，并通過稀酸再生制備得到一種含有雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的纖維素基水凝膠;結(jié)果表明，該水凝膠的物理網(wǎng)絡(luò)可通過氫鍵可逆的斷裂和重排有效地耗散機械能，而其化學(xué)網(wǎng)絡(luò)可保持水凝膠的高韌性;該水凝膠的最佳抗張強度、最佳壓縮強度和楊氏模量分別為2.26、5.76和1.58 MPa。

綜上可知，納米分散體系和溶解體系都能給纖維素提供更易成膠的化學(xué)環(huán)境，纖維素的親水性及較高的比表面積能“鎖定”大量的水分，以保持纖維素基水凝膠的穩(wěn)定性，因此可將纖維素視為水凝膠材料的骨架，也可把纖維素視為木質(zhì)纖維素復(fù)合水凝膠的基體。

1.1.3物理交聯(lián)法制備纖維素基水凝膠

通過物理交聯(lián)制備纖維素基水凝膠是易行且重要的方法之一。本研究團隊[14-15]通過首先將乙二胺處理后的纖維素溶解在 LiCl/DMSO 溶液中、并進一步將其置于乙醇凝固浴中再生，制備得到物理交聯(lián)的纖維素基水凝膠。Cai 等[16]在由7 wt%氫氧化鈉及12 wt%尿素組成的堿脲體系中溶解纖維素發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溶解溫度低于-3℃或高于30℃時，纖維素溶液表現(xiàn)出不可逆的凝膠化反應(yīng)，但在0～5℃時，纖維素溶液可長期保持穩(wěn)定;結(jié)果表明，改變?nèi)芙鉁囟染哂惺估w維素自聚集從而自身成膠、產(chǎn)生物理交聯(lián)的可行性。Suenaga等[17]在 160℃、0.62 MPa 條件下，對 TOCN 進行一系列的水熱反應(yīng)（10～120 min）發(fā)現(xiàn)，由于葡萄糖醛酸水解導(dǎo)致 TOCN 表面部分電荷中和，降低了靜電斥力，故 TOCN 能在不添加任何交聯(lián)劑的條件下發(fā)生聚集形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

由此可知，物理交聯(lián)法可在不添加任何交聯(lián)劑的情況下，通過纖維之間的搭接及氫鍵等分子間相互作用力達到成膠的目的，其優(yōu)點在于操作簡便且環(huán)境友好，但與化學(xué)交聯(lián)法制得的纖維素基水凝膠相比，物理交聯(lián)法制得的纖維素基水凝膠力學(xué)性能略差。

1.1.4化學(xué)交聯(lián)法制備纖維素基水凝膠

僅靠物理網(wǎng)絡(luò)支撐內(nèi)部結(jié)構(gòu)的水凝膠，其力學(xué)性能往往不夠理想，而引入化學(xué)交聯(lián)或制備物理、化學(xué)雙交聯(lián)的水凝膠能一定程度上改善這個問題。本研究團隊[18]在上述以 LiCl/DMSO 體系制備物理交聯(lián)水凝膠的基礎(chǔ)上，添加正硅酸乙酯作為化學(xué)交聯(lián)劑制得化學(xué)交聯(lián)纖維素基水凝膠，并驗證了其具有更好的力學(xué)性能。Zhao 等[19] 以堿脲體系溶解纖維素后，添加 EPI 作為化學(xué)交聯(lián)劑，并通過乙醇終止化學(xué)反應(yīng)、形成物理交聯(lián)，制備得到具有高強度、高韌性的雙交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)纖維素基水凝膠;結(jié)果表明，通過改變 EPI 與葡萄糖殘基的摩爾比和乙醇濃度，可以調(diào)節(jié)纖維素基水凝膠的性能，該水凝膠最佳斷裂強度可達4.8 MPa、壓縮強度可達2.7 MPa 。Xu 等[20]在 TOCN 中添加 EPI，在 pH 值為10、溫度為0℃的條件下反應(yīng)24 h 以產(chǎn)生化學(xué)交聯(lián)，隨后將多價金屬鹽溶液（FeCl3、CaCl2）滴加到化學(xué)交聯(lián)的水凝膠中，然后將此水凝膠置于濃鹽酸蒸氣浴中經(jīng)36 h 形成物理交聯(lián)，從而得到雙交聯(lián)纖維素基水凝膠;結(jié)果表明，雙交聯(lián)纖維素基水凝膠的壓縮強度和壓縮應(yīng)變分別可達450 kPa 和90%，遠遠高于物理交聯(lián)纖維素基水凝膠。

不同的分散/溶解體系及不同的交聯(lián)制備方法對所構(gòu)建的水凝膠性能具有一定的影響作用。此外，除采用單一的纖維素制備水凝膠外，許多研究還將不同種類、不同尺寸的纖維素作為原料制備復(fù)合水凝膠，以賦予水凝膠更多的功能性。Chang 等[21]將羧甲基纖維素和原生纖維素混合，以 EPI 為交聯(lián)劑，在堿脲體系中成功制得新型高吸水性水凝膠;結(jié)果表明，該水凝膠的最大潤脹率超過自身質(zhì)量的1000倍。McKee等[22]將纖維素納米晶（ CNC ）與溫敏甲基纖維素復(fù)合，制備得到熱可逆可調(diào)的全纖維素基水凝膠;結(jié)果表明，該水凝膠的儲能模量隨 CNC 含量的增加而提高。

由此可知，纖維素足以支撐水凝膠的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其具備作為復(fù)合水凝膠基體的潛力。然而由于纖維素具有剛性的特質(zhì)，純纖維素制備的水凝膠具有脆性較大、缺乏韌性和塑性的缺點，通常需要添加其他物質(zhì)以提高其綜合性能。因此，許多研究者轉(zhuǎn)而通過以木質(zhì)纖維素原料中的2種或3種組分組合作為原料，從而制備復(fù)合水凝膠。研究表明，多組分復(fù)合的水凝膠中，各組分能夠“揚長避短”，以其各自的特性賦予復(fù)合水凝膠不同的性能。纖維素作為典型的親水性材料，以其為基體制備的復(fù)合水凝膠由于出色的保水性能，在功能化應(yīng)用中具有作緩釋材料的潛力，且由于纖維素綠色無害可降解的特點，其復(fù)合水凝膠在包裝材料等方面的應(yīng)用也得到了一定的研究。

1.2半纖維素在木質(zhì)纖維素復(fù)合水凝膠制備中的作用

在原始植物細(xì)胞壁中，半纖維素作為填充基質(zhì)與纖維素、木質(zhì)素共同作用以支撐細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)。與半纖維素在植物原料中所起的作用一樣，其與纖維素的相互作用也能對水凝膠的性能產(chǎn)生相似作用。半纖維素通常含大量支鏈、側(cè)鏈及乙?；拾肜w維素是比纖維素結(jié)構(gòu)更復(fù)雜的一種非均一高聚糖的統(tǒng)稱[23]。半纖維素聚合度低、相對分子質(zhì)量低，因此，純半纖維素制備的水凝膠中，分子間相對作用較弱，導(dǎo)致其力學(xué)強度較低，而當(dāng)半纖維素作為增強劑或交聯(lián)劑被添加到其他高聚物網(wǎng)絡(luò)中時，其缺陷得以規(guī)避。

1.2.1增韌作用

大量研究表明，半纖維素在其參與構(gòu)建的復(fù)合水凝膠中起到增加韌性的作用。Berglund 等[24] 以聚木糖與聚葡萄糖甘露糖為原料，研究了半纖維素對纖維素/半纖維素復(fù)合水凝膠力學(xué)性能的貢獻發(fā)現(xiàn)，聚葡萄糖甘露糖能提高復(fù)合水凝膠的壓縮彈性模量，而聚木糖有助于提高其斷裂伸長率;這與具有不同分子結(jié)構(gòu)的半纖維素包覆纖維素后引起的復(fù)合水凝膠多相結(jié)構(gòu)及聚集效應(yīng)有關(guān)。Wang 等[25]分別制備純聚葡萄糖甘露糖水凝膠、聚葡萄糖甘露糖/微晶纖維素（ MCC ）水凝膠、聚葡萄糖甘露糖/改性 MCC 水凝膠發(fā)現(xiàn)，純聚葡萄糖甘露糖制備的水凝膠內(nèi)部呈分層的片狀結(jié)構(gòu)，孔隙結(jié)構(gòu)不均勻，添加 MCC 后，水凝膠孔隙結(jié)構(gòu)得到明顯改善，添加一定量改性 MCC 后，水凝膠內(nèi)部呈現(xiàn)致密均勻的孔隙，力學(xué)性能得到顯著提高;在壓縮強度為68.2 kPa 時，聚葡萄糖甘露糖/改性 MCC 水凝膠的應(yīng)變可達65%。Prakobna等[26]通過在純纖維素水凝膠材料中添加一定量的聚半乳葡萄甘露糖制得復(fù)合水凝膠;結(jié)果表明，半纖維素鏈與纖維素鏈的物理纏結(jié)改善了純纖維素水凝膠的力學(xué)性能，復(fù)合水凝膠的拉伸強度從0.11 MPa 提高至0.65 MPa ，斷裂伸長率從9.2%提高至15.8%，楊氏模量從4.1 MPa 提高至28.8 MPa 。Arola等[27]研究了紙漿中殘余半纖維素對纖維素/半纖維素復(fù)合水凝膠力學(xué)性能的影響;結(jié)果表明，與纖維素/半纖維素復(fù)合水凝膠相比，純纖維素水凝膠脆性更大、剛度更強，因而韌性更差;存在于纖維素表面的半纖維素決定復(fù)合水凝膠的穩(wěn)定性，而裹纏在纖維素內(nèi)部的半纖維素則直接影響水凝膠的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。Markstedt等[28] 以纖維素納米纖絲（ CNF ）與聚木糖為原料，制得可用于3D 打印的生物油墨;研究發(fā)現(xiàn)，純 CNF 油墨雖能成形，但受到機械力作用后形狀易坍塌，而純聚木糖生物油墨難以成形，將 CNF 與聚木糖混合后能達到較理想的打印效果;這一研究進一步驗證了復(fù)合水凝膠中纖維素提供剛性、半纖維素提供塑性的猜想。

分子鏈較短的半纖維素填充在纖維素搭建的三維立體網(wǎng)絡(luò)之中，在復(fù)合水凝膠材料受到外力作用時，半纖維素與纖維素間的相互作用充當(dāng)“犧牲”位點，在保證復(fù)合水凝膠力學(xué)強度的基礎(chǔ)上，使其韌性也得到一定改善。

1.2.2交聯(lián)作用

半纖維素經(jīng)改性后還常用作纖維素之間的交聯(lián)劑。Karaaslan等[29]采用經(jīng)2-羥基乙基甲基丙烯酸酯改性的半纖維素交聯(lián) CNC 制得可替代關(guān)節(jié)軟骨的水凝膠材料，該水凝膠中，半纖維素不僅發(fā)揮增塑劑作用，還提供了豐富的交聯(lián)位點;結(jié)果表明，利用此種改性半纖維素作為交聯(lián)劑制得的水凝膠的韌性、延伸性和回收性能均優(yōu)于常規(guī)交聯(lián)劑所制得的水凝膠。 Liu 等[30]將不同種類的半纖維素（聚木糖葡萄糖、聚半乳葡萄甘露糖、聚木糖）以不同質(zhì)量比添加到納米纖維素中制得水凝膠，其中，半纖維素作為交聯(lián)劑可調(diào)節(jié)水凝膠的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能。Dax 等[31]采用 O-乙酰聚半乳葡萄甘露糖衍生物制備水凝膠發(fā)現(xiàn)，其力學(xué)強度不理想，但當(dāng)其作為交聯(lián)劑與纖維素共同制備復(fù)合水凝膠時，其力學(xué)性能得到明顯改善。

添加半纖維素使得復(fù)合水凝膠在后續(xù)功能化應(yīng)用中具有更廣泛的適用領(lǐng)域，其可提高復(fù)合水凝膠韌性并改善其力學(xué)性能，使復(fù)合水凝膠在生物醫(yī)藥及組織培養(yǎng)材料方面的應(yīng)用具有更大可能;半纖維素良好的生物相容性使復(fù)合水凝膠在抗菌材料方面具有可觀的發(fā)展?jié)摿?半纖維素出色的親水性能也使得復(fù)合水凝膠在污水處理材料方面具有廣闊的發(fā)展空間。

1.3木質(zhì)素在木質(zhì)纖維素復(fù)合水凝膠制備中的作用

木質(zhì)素是植物原料中含量第二高的物質(zhì)，是由大量苯丙烷單元通過醚鍵與碳碳鍵連接而成的、具有三維網(wǎng)狀立體結(jié)構(gòu)的芳香族高聚物，其廣泛存在于植物細(xì)胞胞間層中，與半纖維素一起致密地填充在細(xì)胞壁的微纖絲之間。在含木質(zhì)素的復(fù)合水凝膠中，木質(zhì)素對復(fù)合水凝膠力學(xué)性能起到一定的改善作用，被認(rèn)為在復(fù)合水凝膠中充當(dāng)了增強劑、增孔劑的角色;因此，含木質(zhì)素的復(fù)合水凝膠往往能在吸附及緩釋材料應(yīng)用方面得到發(fā)展。此外，木質(zhì)素的存在還賦予了復(fù)合水凝膠更多的功能化應(yīng)用，如用于紫外阻隔材料、抗菌材料、還原材料等，使制備過程中復(fù)合水凝膠的性能調(diào)控成為可能。

1.3.1增強作用

本研究團隊[32]將木質(zhì)纖維素加入 LiCl/DMSO 體系以制備木質(zhì)纖維素溶液，再在溶液中加入異丙基丙烯酰胺及堿木質(zhì)素，制備不同木質(zhì)素含量的熱敏性復(fù)合水凝膠;結(jié)果表明，添加木質(zhì)素對復(fù)合水凝膠有明顯的增強作用，當(dāng)木質(zhì)素添加量為3.22%時，復(fù)合水凝膠的壓縮強度可達2.2 MPa ，而不含木質(zhì)素的復(fù)合水凝膠壓縮強度僅為1.1 MPa 。Zhang 等[33]通過添加木質(zhì)素磺酸鹽增強復(fù)合材料的力學(xué)性能;研究發(fā)現(xiàn)，木質(zhì)素在復(fù)合材料中以木質(zhì)素微球的形態(tài)存在，而這些木質(zhì)素微球又會自聚形成二級木質(zhì)素顆粒;當(dāng)受到外界應(yīng)力時，二級木質(zhì)素顆粒恢復(fù)至木質(zhì)素微球，此過程將耗散應(yīng)力。相似地，Dhar 等[34]在以細(xì)菌纖維素和堿木質(zhì)素為原料制備復(fù)合水凝膠材料的研究中發(fā)現(xiàn)，堿木質(zhì)素在一級和二級結(jié)構(gòu)中的轉(zhuǎn)換會有效耗散應(yīng)力;當(dāng)受到低剪切應(yīng)力時，堿木質(zhì)素二級結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成一級結(jié)構(gòu);當(dāng)受到高剪切應(yīng)力時，堿木質(zhì)素一級結(jié)構(gòu)填充在纖維素網(wǎng)絡(luò)中以抵抗外力。Bian等[35] 以纖維素、木質(zhì)素、聚乙烯醇（ PVA ）及硼砂為原料制備復(fù)合水凝膠;研究表明，木質(zhì)素納米粒子的含量是改善復(fù)合水凝膠微觀結(jié)構(gòu)、黏彈性和熱穩(wěn)定性的重要因素，且含木質(zhì)素的復(fù)合水凝膠強度顯著高于不含木質(zhì)素的復(fù)合水凝膠。

在木質(zhì)素與其他高聚物復(fù)合制得的水凝膠中，木質(zhì)素也表現(xiàn)出同樣的增強作用。You 等[36]通過溶解-干燥-潤脹法制備乙酸木質(zhì)素/N，N-二甲基丙烯酰胺聚合物水凝膠;結(jié)果表明， N，N-二甲基丙烯酰胺聚合物鏈與富木質(zhì)素區(qū)域間的疏水締合形成了可恢復(fù)的“犧牲”氫鍵，而由木質(zhì)素自組裝形成的富木質(zhì)素區(qū)域則作為不可恢復(fù)的“犧牲”氫鍵，因此能夠有效地耗散應(yīng)力。Bian等[37]將含有不同木質(zhì)素含量的未漂漿與 PVA 共混制備水凝膠;結(jié)果表明，隨著木質(zhì)素含量的增加，水凝膠的力學(xué)性能與壓縮性能明顯增強，在該水凝膠中，纖維素之間的互相搭接、纏結(jié)，構(gòu)建了立體網(wǎng)絡(luò)，木質(zhì)素的存在抑制了水凝膠內(nèi)其他高聚物的滑動，且木質(zhì)素微球可促進形成水凝膠內(nèi)部的多孔結(jié)構(gòu)，增大其比表面積，使水凝膠能承受更強的外力。

木質(zhì)纖維素復(fù)合凝膠中木質(zhì)素的兩種存在形態(tài)間可逆的轉(zhuǎn)換能夠有效耗散應(yīng)力，木質(zhì)素可作為復(fù)合水凝膠的“犧牲”氫鍵，有效改善水凝膠的力學(xué)性能。1.3.2增孔作用

大量研究表明，在木質(zhì)素參與制備的木質(zhì)纖維素復(fù)合水凝膠中，木質(zhì)素在很大程度上影響著復(fù)合水凝膠的孔隙結(jié)構(gòu)。本研究團隊利用 NMMO 溶解纖維素并制備了不同木質(zhì)素含量的木質(zhì)纖維素復(fù)合水凝膠發(fā)現(xiàn)，當(dāng)木質(zhì)素含量為6.5%時，復(fù)合水凝膠具有最佳的力學(xué)性能和孔隙結(jié)構(gòu)[38]。Nakasone 等[39]通過調(diào)控堿預(yù)處理的時間制得一系列具有不同木質(zhì)素含量（0.68%～1.62%）的木質(zhì)纖維素并將其制備成水凝膠發(fā)現(xiàn)，少量木質(zhì)素的存在對水凝膠強度和斷裂伸長率起到積極作用，且木質(zhì)素含量越高，水凝膠的比表面積越大、孔徑越小。Kalinoski等[40]制備了一系列三大素（纖維素、半纖維素、木質(zhì)素）配比不同的水凝膠以探索各組分在水凝膠中的作用;結(jié)果表明，添加少量聚木糖和硫酸鹽木質(zhì)素均能改善復(fù)合水凝膠的彈性，且硫酸鹽木質(zhì)素的含量直接影響水凝膠的孔徑大小;由于大量氫鍵的存在，純纖維素制備的水凝膠纖維間纏結(jié)緊密、孔隙率低;而添加一定量木質(zhì)素后，木質(zhì)素微球覆蓋了部分氫鍵的產(chǎn)生位點，限制了纖維素間生成過量的氫鍵，從而豐富了水凝膠的孔隙結(jié)構(gòu)。Wang 等[41]將含有木質(zhì)素的 CNC 用于增強 PVA 水凝膠發(fā)現(xiàn)，隨著木質(zhì)素含量的增加，該水凝膠的孔徑尺寸減小，孔隙結(jié)構(gòu)變得更細(xì)密豐富。Shen 等[42] 以不同三大素含量的木質(zhì)纖維素為原料制備復(fù)合水凝膠;結(jié)果表明，纖維素含量較高的水凝膠中存在大量的氫鍵，使得纖維間的結(jié)合非常緊密;而當(dāng)水凝膠中含有少量木質(zhì)素時，可有效控制纖維素間的距離，從而減少氫鍵作用，因此纖維素鏈的纏結(jié)被抑制，羥基可及性提高。然而，過量的木質(zhì)素可能會自組裝形成木質(zhì)素大球，因此覆蓋住纖維素、半纖維素的表面，降低羥基的可及性。此外，當(dāng)水凝膠中含有適量半纖維素時，其支鏈結(jié)構(gòu)也能在一定程度上抑制纖維素間形成的致密纏結(jié)。

在木質(zhì)纖維素復(fù)合水凝膠的制備過程中，纖維素、半纖維素、木質(zhì)素憑借不同的結(jié)構(gòu)與特性對水凝膠的性能起到重要影響，其中，纖維素可以作為復(fù)合水凝膠基體，充當(dāng)復(fù)合水凝膠的骨架結(jié)構(gòu)，使得一些功能性添加物能夠穩(wěn)定存在于水凝膠網(wǎng)絡(luò)之中;由于較小的分子質(zhì)量和明顯的支鏈結(jié)構(gòu)，半纖維素參與制備的水凝膠的韌性及孔隙結(jié)構(gòu)有所改善，且改性后的半纖維素可增加水凝膠的內(nèi)部交聯(lián)密度;木質(zhì)素在水凝膠中的兩種存在形態(tài)能有效地耗散應(yīng)力，并覆蓋住纖維素、半纖維素間的部分氫鍵位點，故木質(zhì)素的加入能夠?qū)?fù)合水凝膠起到增強、增孔的作用;此外，木質(zhì)素自身的特性也賦予了復(fù)合水凝膠更多樣化的功能性。

2 木質(zhì)纖維素各組分復(fù)合水凝膠的功能化應(yīng)用

在木質(zhì)纖維素復(fù)合水凝膠材料中，不同的組分具有不同的功能化應(yīng)用潛力，使復(fù)合水凝膠擁有多樣化的性能，研究每一種組分帶來的功能化應(yīng)用有助于對水凝膠原料進行有效的選擇與組合，以制備出符合應(yīng)用要求的復(fù)合水凝膠。

2.1纖維素復(fù)合水凝膠的功能化應(yīng)用

纖維素是一種極性大分子，其分子鏈之間具有較強的相互作用力，且吡喃六元環(huán)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，糖苷鍵內(nèi)旋困難，特殊的結(jié)構(gòu)賦予了纖維素剛性特質(zhì)，使其具有作為水凝膠框架基體的潛力。前文提到，以纖維素為基體制備的復(fù)合水凝膠綠色無害、具有出色的保水性，且其他小分子化學(xué)物質(zhì)能夠有效、穩(wěn)定地負(fù)載于纖維素構(gòu)建的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，基于此，諸多領(lǐng)域的應(yīng)用得以實現(xiàn)并發(fā)展。

2.1.1生物醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用

憑借無毒無害、天然可降解的優(yōu)勢，纖維素復(fù)合水凝膠材料在生物醫(yī)藥領(lǐng)域具有廣闊的發(fā)展前景。通過化學(xué)交聯(lián)及稀硫酸再生，Ye 等[43] 以 EPI 為交聯(lián)劑，交聯(lián)溶于堿脲體系中的纖維素，再將擁有松散化學(xué)結(jié)構(gòu)的水凝膠預(yù)拉伸后浸入5%的稀硫酸中停留1 min，得到了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)沿拉伸方向定向排列的水凝膠，其特有的各向異性及良好的生物相容性可為心肌細(xì)胞提供較好的存活環(huán)境并誘導(dǎo)心肌細(xì)胞的定向生長。Fan 等[44] 以二醛羧甲基纖維素、妥布霉素、β-環(huán)糊精衍生物和冰片制備了具有藥物聯(lián)合作用的 pH 響應(yīng)水凝膠;結(jié)果表明，纖維素間的亞胺鍵可響應(yīng)傷口上的弱酸性環(huán)境而斷裂，從而釋放水凝膠內(nèi)的藥物和水分以促進傷口愈合。Liu 等[45]將胺化銀納米粒子和明膠加入至羧基化納米纖維素中，制備多組分相互作用的互穿網(wǎng)絡(luò)復(fù)合水凝膠;結(jié)果表明，該水凝膠敷料具有較強的力學(xué)性能、自愈性能及良好的生物相容性，且由于胺化銀納米粒子的加入，水凝膠表現(xiàn)出優(yōu)異的抗菌性能和止血性能。Lauren 等[46]制備了锝-99 m 標(biāo)記的、用于體內(nèi)藥物釋放的 CNF 水凝膠，并研究了 CNF 水凝膠在藥物傳遞系統(tǒng)中的應(yīng)用;結(jié)果表明，CNF 水凝膠可以作為局部遞送高分子物質(zhì)或控制釋放的基質(zhì)，并且可以通過纖維素代謝酶的局部干預(yù)而分解生成葡萄糖。

2.1.2農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用

纖維素是一種親水性高分子物質(zhì)，其優(yōu)異的潤脹性能可在農(nóng)業(yè)水庫及殺蟲劑緩釋方面發(fā)揮作用。Sp? agnol等[47]采用 CNF 與殼聚糖接枝聚丙烯酸制得一種具有高潤脹性能的水凝膠，可有效儲存并持續(xù)釋放水分，在農(nóng)業(yè)水庫方面有較大的應(yīng)用潛力。Sarkar 等[48] 制備了具有 pH 敏感性的檸檬酸交聯(lián) MCC 水凝膠，實現(xiàn)了殺蟲劑噻蟲嗪在水凝膠復(fù)合材料中的包封，并驗證了其可在堿性條件下的觸發(fā)釋放，在農(nóng)業(yè)和園藝除蟲方面具有應(yīng)用潛力。Masruchin等[49] 以 TOCN 與聚 N-異丙基丙烯酰胺為原料制得復(fù)合水凝膠;結(jié)果表明，水凝膠的結(jié)構(gòu)與 TOCN 的羧基含量有關(guān);當(dāng) TOCN 的羧基含量較低時，水凝膠易形成蜂窩結(jié)構(gòu)，而當(dāng) TOCN 的羧基含量較高時，水凝膠易形成大孔結(jié)構(gòu);且當(dāng) pH 值為10時，水凝膠具有最優(yōu)藥物緩釋性能。Senna 等[50] 以三乙胺為催化劑，進行乙酸纖維素和乙二胺四乙酸二酐的酯化交聯(lián)反應(yīng)，制得具有良好緩釋性能的水凝膠，將該水凝膠浸泡在KCl （47.66 g/ L ）和 NH4H2PO4（159.7 g/L）的混合溶液中，2 h 后檢測發(fā)現(xiàn)，該水凝膠中含有（120.5±1.5） mg/g 的鉀、（104.3±1.1） mg/g 的磷酸鹽和（84.0±1.5） mg/g 的銨;因此，這種具有緩釋性能的水凝膠可作為土壤肥料緩釋材料且同時能夠保持土壤水分，適用于水資源匱乏地區(qū)的農(nóng)業(yè)和園藝業(yè)。

2.1.3包裝材料領(lǐng)域的應(yīng)用

作為一種既能提供一定力學(xué)性能，又可食用的綠色高分子材料，纖維素在食品包裝材料方面也具有較大的研發(fā)潛力。Roy 等[51]制備了一種用于食品包裝材料的聚乙烯吡咯烷酮（ PVP ）/羧甲基纖維素水凝膠;結(jié)果表明，羧甲基纖維素的添加量為80%時，水凝膠表現(xiàn)出最佳力學(xué)性能，且具有優(yōu)異的生物降解性，在8周內(nèi)可觀察到38%的質(zhì)量損失。此外，Gregorova等[52]制備了具有機械效應(yīng)和熱效應(yīng)的 PVP/羧甲基纖維素水凝膠食品包裝材料。

纖維素是綠色可再生的環(huán)境友好型材料，其良好的生物相容性決定了纖維素復(fù)合水凝膠是具有巨大發(fā)展?jié)摿Φ男滦蜕镝t(yī)藥材料，水凝膠特有的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及纖維素良好的保水能力也使其在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域緩釋材料方面的應(yīng)用成為研究熱潮;此外，由于纖維素環(huán)保易降解的特性，纖維素復(fù)合水凝膠在包裝材料方面的應(yīng)用也具有廣闊前景。

2.2半纖維素復(fù)合水凝膠的功能化應(yīng)用

半纖維素是一種無毒無害、綠色可再生的柔性長鏈聚合物，其參與構(gòu)建的水凝膠在一定程度上韌性有所增強，且半纖維素通過增加復(fù)合水凝膠內(nèi)部交聯(lián)密度能一定程度上改善水凝膠力學(xué)性能，因此，半纖維素的存在可拓寬復(fù)合水凝膠的應(yīng)用領(lǐng)域。含有半纖維素的復(fù)合水凝膠有望在生物醫(yī)藥及組織培養(yǎng)方面得以發(fā)展。半纖維素良好的生物相容性及親水性也使得含有半纖維素的復(fù)合水凝膠具有作為抗菌材料和污水處理材料的潛力。

2.2.1生物醫(yī)藥及組織培養(yǎng)材料領(lǐng)域的應(yīng)用

在木質(zhì)纖維素多組分復(fù)合的水凝膠材料中，半纖維素的柔性長鏈起到了增韌、增塑的作用，經(jīng)半纖維素增強后的水凝膠多用于生物醫(yī)藥及組織培養(yǎng)材料等方面。Wang 等[25] 以聚葡萄糖甘露糖、聚多巴胺及 MCC 為原料制得新型 pH 敏感智能水凝膠，聚葡萄糖甘露糖的加入為水凝膠引入了更豐富的氫鍵，提高了水凝膠的力學(xué)性能，其有望在藥物運輸方面得到應(yīng)用。Karaaslan等[29] 以甲基丙烯酸2-羥乙酯修飾后的半纖維素與 CNC 為原料，制備了可替代關(guān)節(jié)軟骨的可承重生物水凝膠，發(fā)現(xiàn)半纖維素為水凝膠結(jié)構(gòu)提供了豐富的交聯(lián)位點。Liu 等[30]通過研究發(fā)現(xiàn)，水凝膠的力學(xué)性能會直接影響傷口細(xì)胞的生長，越細(xì)密堅固的水凝膠結(jié)構(gòu)越能保證細(xì)胞的生長存活，在 CNF 與半纖維素構(gòu)建的水凝膠中，通過調(diào)控半纖維素的種類及用量可以確定小鼠胚胎成纖維細(xì)胞的最佳存活條件（ CNF 與聚木糖葡萄糖的質(zhì)量比為90∶10）。 Bonilla 等[53]研究了纖維素/半纖維素復(fù)合水凝膠的微觀力學(xué)現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)，纖維素與聚木糖葡萄糖的交聯(lián)產(chǎn)生了拉伸阻力，在受力情況下，極大地增加了水凝膠的壓縮模量，該水凝膠有望作為軟骨支架及肌肉和血管的可替代材料。

2.2.2抗菌材料領(lǐng)域的應(yīng)用

半纖維素較高的反應(yīng)活性及較強的生物相容性決定了其是一種較好的抗菌材料，半纖維素常與銀納米顆粒、殼聚糖等抗菌、抗氧化物質(zhì)復(fù)合制備抗菌敷料。Wu 等[54]將玉米芯半纖維素和殼聚糖及其衍生物進行 Maillard 反應(yīng)，制得聚木糖/殼聚糖/鋅復(fù)合水凝膠材料;結(jié)果表明，該水凝膠材料的抗菌性和抗氧化能力分別是純殼聚糖的5.0倍和2.5倍，對沙門氏菌、金黃色葡萄球菌、大腸桿菌等具有優(yōu)異的抗菌性，其半數(shù)清除能力為5.37 g/L 。Arellano-Sandoval 等[55]對龍舌蘭聚木糖半纖維素進行功能化改性，制備得到對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌和銅綠假單胞菌均有抑制作用的半纖維素復(fù)合水凝膠。Elkihel等[56] 以山毛櫸聚木糖為原料制備水凝膠，將光敏劑5，10，15，20-四（4-吡啶基）卟啉包封在水凝膠內(nèi)，制得一種具有光響應(yīng)抗菌效果的半纖維素水凝膠材料。

2.2.3污水處理材料領(lǐng)域的應(yīng)用

由于半纖維素出色的潤脹性能，其在污水處理方面也有較好的發(fā)展前景。Dax 等[31]將含甲基丙烯酸官能團的 O-乙酰半乳糖聚葡萄甘露糖作為交聯(lián)劑，與纖維素共混制備復(fù)合水凝膠，并用于去除污水中的鉻酸鹽離子。Peng 等[57] 以過硫酸胺/四甲基乙二胺氧化-還原體系為引發(fā)體系，將堿溶性聚木糖與部分中和的丙烯酸通過自由基聚合制得陰離子型智能水凝膠，并將其用于吸附污水中的重金屬離子發(fā)現(xiàn)，該水凝膠可吸收相對于自身質(zhì)量90～820倍的水。

綜上，良好的生物相容性、較強的反應(yīng)活性、出色的親水性大大拓寬了半纖維素參與構(gòu)建的復(fù)合水凝膠的功能化應(yīng)用。此外，半纖維素對木質(zhì)纖維素復(fù)合水凝膠還起到了增加韌性和提高交聯(lián)密度的作用，使復(fù)合水凝膠能夠勝任更多的、要求更高的應(yīng)用領(lǐng)域。2.3木質(zhì)素復(fù)合水凝膠的功能化應(yīng)用

木質(zhì)素在木質(zhì)纖維素復(fù)合水凝膠制備過程中起到的增強、增孔作用賦予了復(fù)合水凝膠在功能化應(yīng)用中作為緩釋材料、吸附材料的潛力。此外，木質(zhì)素特有的共軛結(jié)構(gòu)、芳香性質(zhì)、參與自由基介導(dǎo)交聯(lián)反應(yīng)的能力、可用于衍生化或化學(xué)反應(yīng)的諸多官能團，都使得含有木質(zhì)素的復(fù)合水凝膠具備作為紫外阻隔材料、抗菌材料及還原材料等多樣化功能化應(yīng)用的潛力。

2.3.1緩釋材料領(lǐng)域的應(yīng)用

在木質(zhì)纖維素復(fù)合水凝膠中，木質(zhì)素可起到類似增孔劑的作用，故含有木質(zhì)素的木質(zhì)纖維素復(fù)合水凝膠可以制備緩釋材料。Sun 等[58]通過將木質(zhì)素和聚丙烯酸交聯(lián)，制備了一種多孔復(fù)合水凝膠，實現(xiàn)了殺蟲劑的控制釋放。與純聚丙烯酸水凝膠相比，木質(zhì)素參與制備的多孔復(fù)合水凝膠具有更大的比表面積，更強的吸附能力，更可控的緩釋速度，可以很好地實現(xiàn)農(nóng)藥的控制釋放。De Souza 等[59] 以含木質(zhì)纖維素的桉樹、紅松殘渣為添加物，改善復(fù)合水凝膠的力學(xué)性能;研究表明，半纖維素的加入改善了水凝膠的流變性能，木質(zhì)素的加入減小了水凝膠的孔徑、豐富了其孔隙結(jié)構(gòu)，該水凝膠為土壤中農(nóng)業(yè)養(yǎng)分、農(nóng)業(yè)農(nóng)藥的控制釋放提供了可能性。Ciolacu等[60]采用 EPI 交聯(lián)木質(zhì)素與纖維素，制得了一種具有高溶脹能力的水凝膠并用于多酚類物質(zhì)的緩釋;研究表明，水凝膠中多酚的釋放取決于木質(zhì)素的含量，多酚的釋放量隨木質(zhì)素含量的增加而增加。

2.3.2吸附材料領(lǐng)域的應(yīng)用

木質(zhì)素中的羰基、羥基、甲氧基等活性基團能與重金屬離子發(fā)生螯合作用，還能與有機溶劑中的羥基形成氫鍵或與脂肪基形成弱相互作用（范德華力），因此，含木質(zhì)素的水凝膠材料對重金屬離子及有機廢液等污染物也具有良好的吸附作用。本研究團隊在 NMMO 溶劑體系中溶解木質(zhì)纖維素，制得不同木質(zhì)素含量的水凝膠發(fā)現(xiàn)，木質(zhì)素在一定程度上改善了水凝膠的力學(xué)強度和孔隙結(jié)構(gòu)，且木質(zhì)素的存在提高了復(fù)合水凝膠的熱穩(wěn)定性和重金屬離子的吸附能力[38]。本研究團隊進一步將不同種類的纖維素與木質(zhì)素在堿脲體系中混合，制備復(fù)合水凝膠發(fā)現(xiàn)，水凝膠中的物理吸附（多孔結(jié)構(gòu)）和化學(xué)吸附（羧基、苯酚基團等活性位點）形成的協(xié)同作用對重金屬離子有較好的吸附能力，45 min 內(nèi)對 Cu2+的吸附量可達541 mg/g [61]。此外，本研究團隊以硅烷偶聯(lián)劑（3-氨基丙基三乙氧基硅烷）為交聯(lián)劑制備了復(fù)合水凝膠，研究木質(zhì)纖維素復(fù)合水凝膠對亞甲基藍（ MB ）及羅丹明 B （ RB ）的吸附性能;結(jié)果表明，相較于純纖維素水凝膠，含木質(zhì)素的水凝膠對上述染料具有更好的吸附能力，吸附量分別達192 mg/g （ MB ）和201 mg/g （ RB ），而純纖維素水凝膠的相應(yīng)值分別僅為95 mg/g （ MB ）和105 mg/g （ RB ）[62]。Yao 等[63]將含木質(zhì)素磺酸鈉的水凝膠用于吸附 Pb2+;實驗表明，水凝膠對 Pb2+的吸附效果與 pH 值高度相關(guān)，當(dāng) pH 值=5.0時，水凝膠對Pb2+的最大吸附量為1.045 mmol/g 。Jin等[64]將不同木質(zhì)素含量的木質(zhì)纖維素與丙烯酸共混制備水凝膠;結(jié)果表明，可通過調(diào)節(jié)木質(zhì)素含量來調(diào)節(jié)水凝膠的潤脹率，此外，該水凝膠具有一定抗菌作用且吸附性能較好，可用于生產(chǎn)衛(wèi)生用品。

2.3.3紫外阻隔材料領(lǐng)域的應(yīng)用

作為一種含有大量苯環(huán)的芳香族化合物，木質(zhì)素在紫外阻隔材料方面具備較大的發(fā)展?jié)摿Α?Dhar 等[34]制備了一種可用于食品包裝的，具有抗紫外、抗氧化性能的細(xì)菌纖維素/堿木質(zhì)素復(fù)合水凝膠材料。 Cui 等[65]將表面修飾有銀納米粒子的木質(zhì)素與過硫酸銨和丙烯酸復(fù)合，制得具有顯著抗菌、抗紫外效果的水凝膠材料。Sun 等[66]利用木質(zhì)素磺酸鈉和二價銅離子構(gòu)建自催化體系，可在室溫下誘導(dǎo)過硫酸銨產(chǎn)生自由基，并快速引發(fā)羥乙基丙烯酰胺的自由基聚合以制備復(fù)合水凝膠材料，該水凝膠的紫外屏蔽率可達約100%。

2.3.4抗菌材料領(lǐng)域的應(yīng)用

添加木質(zhì)素還可賦予復(fù)合水凝膠優(yōu)異的抗菌性能。Zhang 等[67]制備了一種具有優(yōu)異的機械強度、自愈特性、殺菌活性和抗氧化活性的木質(zhì)素/聚離子液體復(fù)合水凝膠，大鼠的傷口愈合模型和組織形態(tài)學(xué)評價結(jié)果表明，該水凝膠在傷口敷料應(yīng)用方面有出色的表現(xiàn);實驗還發(fā)現(xiàn)，使用該水凝膠敷料后，傷口可在12天內(nèi)完全愈合。Zhang 等[68]采用3D 打印技術(shù)，利用球形木質(zhì)素納米粒子制得 CNF/海藻酸鈉/木質(zhì)素復(fù)合水凝膠作為納米生物支架，添加木質(zhì)素納米粒子顯著改善了生物油墨的抗氧化性和抗菌性，且其提供了額外的交聯(lián)位點，提高了生物支架打印形狀的穩(wěn)定性。

2.3.5還原材料領(lǐng)域的應(yīng)用

本研究團隊將含有不同木質(zhì)素含量的木質(zhì)纖維素溶于 NMMO 溶液，采用溶膠-水凝膠法制得復(fù)合水凝膠并用于金屬銀離子的催化還原，其中，木質(zhì)素作為銀離子的還原劑，實驗可通過調(diào)節(jié)木質(zhì)素的含量來調(diào)控銀納米粒子的尺寸[69]。Li 等[70]首先制備含木質(zhì)素的水凝膠預(yù)溶液，然后將硝酸銀溶液加入其中，利用木質(zhì)素的還原性將銀離子原位還原成銀納米粒子，制得了具有良好強度和彈性的生物相容性復(fù)合水凝膠。 Gan 等[71]通過基于銀/木質(zhì)素納米粒子的動態(tài)氧化還原鄰苯二酚反應(yīng)，制得了一種植物激發(fā)的且具有高黏附性、韌性和生物相容性的復(fù)合水凝膠;結(jié)果表明，該水凝膠對皮膚表現(xiàn)出持久的黏附性且對皮膚組織無損傷。

2.3.6其他功能材料領(lǐng)域的應(yīng)用

在復(fù)合水凝膠材料中添加木質(zhì)素，除了能一定程度上增強、增韌復(fù)合水凝膠材料并改善其孔隙結(jié)構(gòu)外，由于木質(zhì)素獨有的特性及其與其他高聚物之間產(chǎn)生的協(xié)同效應(yīng)，添加木質(zhì)素還能賦予水凝膠材料新的性能。Dai 等[72] 以聚乙二醇二縮水甘油醚為硫酸鹽木質(zhì)素的交聯(lián)劑，制得一種具有良好 pH 響應(yīng)性的全木質(zhì)素基水凝膠;結(jié)果表明，相較于在稀堿條件下，該水凝膠在中性和酸性環(huán)境下的斷裂應(yīng)力和應(yīng)變顯著提高，這是由于在酸性條件下，木質(zhì)素分子上羧基的質(zhì)子化促進了木質(zhì)素大分子間的疏水相互作用，形成物理交聯(lián)，導(dǎo)致明顯的收縮和增強作用;再次將水凝膠浸泡在稀堿溶液中，羧基被電離，帶負(fù)電荷的木質(zhì)素網(wǎng)絡(luò)使水凝膠恢復(fù)了柔軟度和較高的含水量;而純聚乙二醇二縮水甘油醚水凝膠則不具備這樣的特性，由此可見，木質(zhì)素的存在賦予了水凝膠新的功能。Park 等[73]將纖維素和堿木質(zhì)素溶解在離子液體1-乙基-3甲基咪唑醋酸鹽中，并再生制得復(fù)合水凝膠珠并用于酶的固定;結(jié)果表明，木質(zhì)素的疏水性可誘導(dǎo)脂肪酶的界面活化，增加脂肪酶與水凝膠珠的相互作用，特別是在低 pH 值條件下，固定在纖維素/木質(zhì)素水凝膠珠上的脂肪酶的穩(wěn)定性顯著增強，其活性、蛋白質(zhì)負(fù)載量分別是固定在純纖維素水凝膠上脂肪酶的2.6倍和2.2倍。

綜上，木質(zhì)纖維素復(fù)合水凝膠材料功能化應(yīng)用中，木質(zhì)素可以發(fā)揮更大的潛力，其自身的活性基團和特殊結(jié)構(gòu)賦予了復(fù)合水凝膠更廣泛的功能化應(yīng)用（抗紫外、抗菌、吸附、還原等）。不難發(fā)現(xiàn)，上述功能化應(yīng)用都是由木質(zhì)素自身特性導(dǎo)致的，但單一的木質(zhì)素卻難以實現(xiàn)功能化的應(yīng)用，只有在木質(zhì)纖維素各組分搭建起來的復(fù)合凝膠中，各組分才得以最大化地發(fā)揮其作用，使復(fù)合水凝膠在多個領(lǐng)域的功能化應(yīng)用成為可能。表1簡單列舉了木質(zhì)纖維素中各組分直接或間接引起的復(fù)合水凝膠的功能化應(yīng)用以及各組分在復(fù)合水凝膠中所發(fā)揮的作用。

3 挑戰(zhàn)與展望

水凝膠在藥物輸送、組織工程、傷口敷料、凈水、催化、電氣元件等領(lǐng)域均有良好的應(yīng)用前景，是人類生產(chǎn)生活中必不可缺的一類材料。近年來，為減少環(huán)境污染、減緩生態(tài)壓力、發(fā)展綠色化工，越來越多研究將目光轉(zhuǎn)向更為環(huán)境友好的天然高分子物質(zhì)。作為木質(zhì)纖維素三大組分的纖維素、半纖維素、木質(zhì)素等天然高分子復(fù)合水凝膠可謂方興日盛，故本文主要對木質(zhì)纖維素多組分復(fù)合水凝膠制備中各組分各自發(fā)揮的作用及功能化應(yīng)用兩方面進行了綜述。木質(zhì)纖維素各組分在復(fù)合水凝膠制備中起到的關(guān)鍵作用是影響水凝膠性能的要素，但值得注意的是，只有以木質(zhì)纖維素多組分共同制備復(fù)合水凝膠時，各組分才得以揚長避短，最大化地發(fā)揮其作用。雖然，目前木質(zhì)纖維素復(fù)合水凝膠得到了廣泛的關(guān)注，但不可否認(rèn)，木質(zhì)纖維素復(fù)合水凝膠仍存在機械強度較低、應(yīng)用不夠廣泛、難以實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)的問題，距真正的投入規(guī)?；a(chǎn)和使用還有一定的距離。

為了增強木質(zhì)纖維素復(fù)合水凝膠的性能，使其更好地應(yīng)用于各領(lǐng)域，未來對木質(zhì)纖維素復(fù)合水凝膠的研究還可以從以下方面進行考慮。

（1） 根據(jù)不同功能化要求對水凝膠進行分子設(shè)

計，引入可賦予水凝膠多重作用的官能團，提高木質(zhì)纖維素及其衍生物的反應(yīng)性，精妙構(gòu)建水凝膠結(jié)構(gòu)，提高水凝膠各項性能。

（2） 將發(fā)展的目光轉(zhuǎn)向其他天然可降解的綠色高聚物，拓寬木質(zhì)纖維素與其他天然高聚物共同制備復(fù)合原料的渠道，發(fā)掘天然高分子水凝膠材料更多的可能性。

（3） 對木質(zhì)纖維素復(fù)合水凝膠進行多功能化的研

究，深入挖掘木質(zhì)纖維素復(fù)合水凝膠在導(dǎo)電性、抗菌性、熒光性能等多種領(lǐng)域的發(fā)展?jié)摿?，賦予其更多功能。

（4） 水凝膠的強度和韌性是一對矛盾的性能，需要研發(fā)新的工藝技術(shù)或改性方法來提升木質(zhì)纖維素復(fù)合水凝膠的綜合力學(xué)性能。

雖然木質(zhì)纖維素復(fù)合水凝膠的研究仍有較大的探索空間，其制備機理、方法及功能化利用有待進一步完善，但是木質(zhì)纖維素復(fù)合水凝膠作為一種天然可降解、無毒無害、生物相容的可再生材料，依然有非常廣闊的發(fā)展前景。

參考文獻

[1]張莉莉，司玉丹，王志國，等.溶解纖維素-PVA 復(fù)合水凝膠的制備及其性能研究[J].中國造紙學(xué)報，2019，34（1）：31-35.ZHANG L L，SI Y D，WANG Z G，et al. Preparation of cellulose/ PVA composite gel and its properties[J]. Transactions of China Pulp and Paper，2019，34（1）：31-35.

[2]LINY ， FANGGG， DENGYJ ， etal.PreparationandCharacteristics of a pH-sensitive Glucose-based Hydrogel[J]. Paperand Biomaterials，2018，3（3）：39-46.

[3]BAO Y，MA J，LI N. Synthesis and swelling behaviors of sodiumcarboxymethylcellulose-g-poly （ AA-co-AM-co-AMPS ）/MMT superabsorbenthydrogel [J]. CarbohydratePolymers ，2011，84（1）：76-82.

[4]葉科麗，唐艷軍，傅丹寧，等.纖維素水解制備葡萄糖的研究進展[J].中國造紙學(xué)報，2020，35（2）：81-88.

YEKL ，TANGYJ ， FUDN ， etal. ResearchProgresson DissolutionMechanism of CelluloseinNovelSolventSystems [J]. Transactions of China Pulp and Paper，2020，35（2）：81-88.

[5]DAI L，CHENG T，WANG Y，et al. Injectable all-polysaccharideself-assemblinghydrogel：apromisingscaffoldforlocalized therapeutic proteins[J]. Cellulose，2019，26（11）：6891-6901.

[6]LIUY ， SUIY ， LIUC ， etal.Aphysicallycrosslinkedpolydopamine/nanocellulose hydrogelas potential versatile vehicles fordrugdeliveryand woundhealing [J]. CarbohydratePolymers，2018，188：27-36.

[7]FARR?NA ，CAIC ，SANDOVALM ，etal. Greensolventsincarbohydratechemistry：from rawmaterials to finechemicals [J]. Chem Rev，2015，115，6811-6853.

[8]VERMAC ， MISHRAA ， CHAUHANS ， etal. Dissolution of cellulose in ionic liquids and their mixed cosolvents：A review [J]. SustainableChemistryandPharmacy ， 2019， DOI： 10.1016/j. scp.2019.100162.

[9]FUKAYAY ， SUGIMOTOA ， OHNOH. Superiorsolubility of polysaccharidesinlowviscosity ， polar ， andhalogen-free 1，3- dialkylimidazoliumformats [J].Biomacromolecules ， 2006， 7：3295-3297.

[10] HEGGSETEB ，SYVERUDK ，?YAASK. Novelpretreatmentpathwaysfordissolution of lignocellulosicbiomassbasedonionic liquidandlowtemperaturealkalinetreatment [J].Biomass Bioenergy，2016，93：194-200.

[11] KADOKAWAJ ， MURAKAMIMA ， KANEKOY.Afacilepreparation of gel materials from a solution of cellulose in ionic liquid [J]. Carbohydrate Research，2008，343（4）：769-772.

[12] PENGH ， NINGX ， WANGS ， etal. Theself-assemblyandformationmechanism of anovelcellulosegelwithchiralnematic structure[J]. Cellulose，2018，25（10）：5499-5510.

[13] YE D，CHENG Q，ZHANG Q，et al. Deformation Drives Alignmentof NanofibersinFrameworkforInducingAnisotropicCellulose HydrogelswithHighToughness [J]. ACSAppliedMaterials & Interfaces，2017，9（49）：43154-43162.

[14] WANGZ ， YOKOYAMAT ， MATSUMOTOY.Dissolution of Ethylenediamine Pretreated Pulp with High Lignin Content in LiCl/ DMSOwithoutMilling [J].Journal of ?WoodChemistryand Technology，2010，30（3）：219-229.

[15] WANG Z，LIU S，MATSUMOTO Y，et al. Cellulose gel and aerogelfrom LiCl/DMSO solution[J]. Cellulose，2012，19（2）：393-399.

[16] CAI J，ZHANG L. Unique gelation behavior of cellulose in NaOH/

ureaaqueoussolution [J].Biomacromolecules ， 2006， 7（1） ：183-189.

[17] SUENAGAS ， OSADAM.Self-SustainingCelluloseNanofiberHydrogel Produced by Hydrothermal Gelation without Additives[J]. ACS Biomaterials Science & Engineering，2018，4（5）：1536-1545.

[18] ZHANG L，ZHANG Q，YU J，et al. Strengthened cellulosic gels bythe chemical gelation of cellulose via crosslinking with TEOS [J]. Cellulose，2019，26（18）：9819-9829.

[19] ZHAO D，HUANG J，ZHONG Y，et al. High-Strength and High-ToughnessDouble-Cross-LinkedCelluloseHydrogels： ANew Strategy Using Sequential Chemical and Physical Cross-Linking[J]. Advanced Functional Materials，2016，26（34）：6279-6287.

[20] XUH ，LIU Y，XIE Y ，etal. Doublycross-linkednanocellulosehydrogelswithexcellentmechanicalproperties [J].Cellulose，2019，26（16）：8645-8654.

[21] CHANG C，DUAN B，CAI J，et al. Superabsorbent hydrogels basedoncelluloseforsmartswellingandcontrollabledelivery [J]. European Polymer Journal，2010，46（1）：92-100.

[22] MCKEE J R，HIETALA S，SEITSONEN J，et al. ThermoresponsiveNanocelluloseHydrogelswithTunableMechanicalProperties [J]. ACS Macro Letters，2014，3（3）：266-270.

[23] 任俊莉，彭新文，孫潤倉，等.半纖維素功能材料——水凝膠[J].中國造紙學(xué)報，2011，26（4）：49-53.

REN JL，PENG X W ，SUNRC ，etal. ProgressinFunctional Materials—HydrogelBasedonHemicellulose [J]. Transactions of China Pulp and Paper，2011，26（4）：49-53.

[24] BERGLUND J，MIKKELSEN D，F(xiàn)LANAGAN B M，et al. Woodhemicelluloses exert distinct biomechanical contributions to cellulose fibrillarnetworks [J].NatureCommunications ， 2020， DOI：10.1038/s41467-020-18390-z.

[25] WANG L，DU Y，YUAN Y，et al. Mussel-inspired fabrication of konjacglucomannan/microcrystallinecelluloseintelligenthydrogel withpH-responsivesustainedreleasebehavior [J]. International Journal of Biological Macromolecules，2018，113：285-293.

[26] PRAKOBNAK ，KISONENV ，XUC ，etal. Strongreinforcingeffectsfromgalactoglucomannanhemicelluloseonmechanical behavior of wetcellulosenanofibergels [J]. Journal of ?Materials Science，2015，50（22）：7413-7423.

[27] AROLAS ，MALHOJM ，LAAKSONENP ，etal. Therole of hemicellulose in nanofibrillated cellulose networks[J]. Soft Matter，2013，9（4）：1319-1326.

[28] MARKSTEDTK ，ESCALANTEA，TORIZG ，etal. BiomimeticInks Based on Cellulose Nanofibrils and Cross-Linkable Xylans for 3DPrinting [J]. ACSAppliedMaterials & Interfaces ，2017，9（46）：40878-40886.

[29] KARAASLANMA ，TSHABALALAMA ，YELLEDJ ，etal.Nanoreinforcedbiocompatiblehydrogelsfromwoodhemicelluloses and cellulose whiskers[J]. Carbohydrate Polymers，2011，86（1）：192-201.

[30] LIU J，CHINGA-CARRASCO G，CHENG F，et al. Hemicellulose-reinforcednanocellulosehydrogelsforwoundhealingapplication [J]. Cellulose，2016，23（5）：3129-3143.

[31] DAX D，CHAVEZ BASTIDAS M S，HONORATO C，et al. Tailor-made hemicellulose-based hydrogels reinforced with nanofibrillated cellulose[J]. Nordic Pulp and Paper Research Journal，2016，30（3）：373-384.

[32] XIAJ ，LIUZ ，CHENY ，etal. Fabrication of thermo-sensitivelignocellulosehydrogelswithswitchablehydrophilicityand hydrophobicity through an SIPN strategy[J]. RSC Advances，2019，9（51）：29600-29608.

[33] ZHANG X，LIU W，YANG D，et al. Biomimetic Supertough andStrongBiodegradablePolymericMaterialswithImprovedThermal PropertiesandExcellentUV-BlockingPerformance [J]. Advanced Functional Materials，2019，29（4）：1806912-1806923.

[34] DHARP ， SUGIMURAK ， YOSHIOKAM ， etal.Synthesis-property-performancerelationshipsof ?multifunctionalbacterial cellulosecompositesfermentedinsitualkaliligninmedium [J]. Carbohydrate Polymers，2021，252：117114-117129.

[35] BIAN H，JIAO L，WANG R，et al. Lignin nanoparticles as nano-spacers for tuning the viscoelasticity of cellulose nanofibril reinforced polyvinylalcohol-boraxhydrogel [J]. EuropeanPolymerJournal，2018，107：267-274.

[36] YOUX ， WANGX ， ZHANGHJ ， etal.SupertoughLigninHydrogelswithMultienergyDissipativeStructuresandUltrahigh AntioxidativeActivities [J]. ACSAppliedMaterials & Interfaces，2020，12（35）：39892-39901.

[37] BIANH ， WEIL ， LINC ， etal. Lignin-ContainingCelluloseNanofibril-ReinforcedPolyvinylAlcoholHydrogels [J]. ACS Sustainable Chemistry & Engineering，2018，6（4）：4821-4828.

[38] ZHANGL ，LUH ，YUJ ，etal. Contributionof ?lignintothemicrostructureandphysicalperformance of ?three-dimensional lignocellulose hydrogels[J]. Cellulose，2019，26（4）：2375-2388.

[39] NAKASONEK ，KOBAYASHIT.Cytocompatiblecellulosehydrogelscontainingtracelignin [J]. MaterialsScience& EngineeringC-MaterialsforBiologicalApplication ， 2016， 64：269-277.

[40] KALINOSKIRM ，SHI J. Hydrogelsderived fromlignocellulosiccompounds：Evaluation of the compositional，structural，mechanical andantimicrobialproperties [J]. IndustrialCropsandProducts，2019，128：323-330.

[41] WANGY ，LIUS ，WANGQ ，etal. Performanceof ?polyvinylalcoholhydrogelreinforcedwithlignin-containingcellulose nanocrystals[J]. Cellulose，2020，27（15）：8725-8743.

[42] SHENX ， XIEY ， WANGQ ， etal.Enhancedheavymetaladsorptionabilityof ?lignocellulosichydrogeladsorbentsbythe structuralsupporteffect of lignin [J]. Cellulose ，2019，26（6）：4005-4019.

[43] YE D D，YANG P C，LEI X J，et al. Robust Anisotropic CelluloseHydrogelsFabricatedviaStrongSelf-aggregationForcesfor Cardiomyocytes Unidirectional Growth[J]. Chemistry of Materials，2018，30（15）：5175-5183.

[44] FAN X，YANG L，WANG T，et al. pH-responsive cellulose-baseddual drug-loaded hydrogel for wound dressing[J]. European Polymer Journal，2019，121：109290-109298.

[45] LIU R，DAI L，SI C，et al. Antibacterial and hemostatic hydrogelvia nanocomposite from cellulose nanofibers[J]. CarbohydrPolym，2018，195：63-70.

[46] LAUREN P，LOU Y R，RAKI M，et al. Technetium-99m-labelednanofibrillar cellulose hydrogel for in vivo drug release[J]. European Journal of Pharmaceutical Sciences，2014，65：79-88.

[47] SPAGNOLC ，RODRIGUESFHA ，PEREIRAAGB ，etal.Superabsorbent hydrogel composite made of cellulose nanofibrils and chitosan-graft-poly （acrylicacid）[J].CarbohydratePolymers，2012，87（3）：2038-2045.

[48] SARKAR D J，SINGH A. Base triggered release of insecticide frombentonite reinforced citric acid crosslinked carboxymethyl cellulose hydrogel composites[J]. CarbohydrPolym，2017，156：303-311.

[49] MASRUCHINN ， PARKB-D ， CAUSINV.Dual-responsivecomposite hydrogels Based on TEMPO-oxidized cellulose nanofibril andpoly （ N-isopropylacrylamide） formodeldrugrelease [J]. Cellulose，2017，25（1）：485-502.

[50] SENNA A M，BRAGA DO CARMO J，SANTANA DA SILVA J M，et al. Synthesis，characterization and application of hydrogel derived from cellulose acetate as a substrate for slow-release NPK fertilizer and water retention in soil[J]. Journal of Environmental Chemical Engineering，2015，3（2）：996-1002.

[51] ROY N，SAHA N，KITANO T，et al. Biodegradation of PVP-CMChydrogelfilm： ausefulfoodpackagingmaterial [J]. CarbohydrPolym，2012，89（2）：346-353.

[52] GREGOROVA A，SAHA N，KITANO T，et al. Hydrothermal effectandmechanicalstresspropertiesof ?carboxymethylcellulosebased hydrogelfoodpackaging [J].CarbohydrPolym， 2015， 117：559-568.

[53] BONILLAMR ， LOPEZ-SANCHEZP ， GIDLEYMJ ， etal.Micromechanicalmodel of ?biphasicbiomaterialswithinternal adhesion： Applicationtonanocellulosehydrogelcomposites [J]. Acta Biomaterialia，2016，29：149-160.

[54] WU S，HU J，WEI L，et al. Antioxidant and antimicrobial activityof Maillard reaction products from xylan with chitosan/chitooligomer/ glucosaminehydrochloride/taurinemodelsystems[J]. Food Chemistry，2014，148：196-203.

[55] ARELLANO-SANDOVAL L ，DELGADO E ，CAMACHO-VILLEGASTA ， etal. Development of ?thermosensitivehybrid hydrogelsbasedonxylan-typehemicellulosefromagavebagasse：characterizationandantibacterialactivity [J].MRS Communications，2020，10（1）：147-154.

[56] ELKIHELA ，CHRISTIEC ，VERNISSEC ，etal. Xylan-basedCross-linked Hydrogel for Photodynamic Antimicrobial Chemotherapy [J]. ACS Applied Bio Materials，2021，4（9），7204-7212.

[57] PENGXW ， RENJL ， ZHONGLX ， etal.Xylan-richhemicelluloses-graft-acrylicacidionichydrogelswithrapid responsestopH ， salt ， andorganicsolvents [J].Journal of Agricultural and Food Chemistry，2011，59（15）：8208-8215.

[58] SUN Y J，MA Y L，F(xiàn)ANG G Z，et al. Controlled Pesticide Releasefrom PorousCompositeHydrogels based on Lignin and Polyacrylic Acid[J]. Bioresources，2016，11（1）：2361-2371.

[59] DE SOUZA A G，CESCO C T，DE LIMA G F，et al. Arabic gum-basedcompositehydrogelsreinforcedwitheucalyptusandpinus residues for controlled phosphorus release[J]. International Journalof Biological Macromolecules，2019，140：33-42.

[60] CIOLACUD ，OPREAAM ，ANGHELN ，etal. Newcellulose-ligninhydrogelsandtheirapplicationincontrolledrelease of polyphenols[J]. Materials Science and Engineering：C，2012，32（3）：452-463.

[61] ZHANG L，LU H，YU J，et al. Synthesis of lignocellulose-basedcompositehydrogelasanovelbiosorbentforCu2+removal [J]. Cellulose，2018，25（12）：7315-7328.

[62] ZHANGL ， LUH ，YUJ ， etal. Preparationof ?High-StrengthSustainableLignocelluloseGelsandTheirApplicationsfor Antiultraviolet Weathering and Dye Removal[J]. ACS Sustainable Chemistry & Engineering，2019，7（3）：2998-3009.

[63] YAOQ ，XIEJ ，LIUJ ，etal. Adsorptionof ?leadionsusingamodified lignin hydrogel[J]. Journal of Polymer Research，2014，21（6）：465-481.

[64] JIN Z，YU Y，SHAO S，et al. Lignin as a cross-linker of acrylicacid-graftedcarboxymethyllignocellulose [J].Journal of ?Wood Science，2010，56（6）：470-476.

[65] CUIH，JIANG W，WANGC ，etal. Ligninnanofiller-reinforcedcompositeshydrogelswithlong-lastingadhesiveness ， toughness， excellent self-healing ，conducting ，ultraviolet-blocking and antibacterial properties[J]. Composites Part B：Engineering，2021， DOI：10.1016/j. compositesb.2021.109316.

[66] SUN D，LI N，RAO J，et al. Ultrafast fabrication of organohydrogelswithUV-blocking ，anti-freezing ，anti-drying ，andskinepidermalplantcatecholchemistry [J]. Journal of Materials Chemistry A，2021，9（25）：14381-14391.

[67] ZHANGY ，YUANB ，ZHANGY ，etal. Biomimeticlignin/poly（ionicliquids）compositehydrogeldressingwithexcellent mechanicalstrength ，self-healingproperties ，andreusability [J]. Chemical Engineering Journal，2020，400：125984-125994.

[68] ZHANGX ， MORITSM ， JONKERGOUWC ， etal.Three-DimensionalPrintedCellCultureModelBasedonSpherical Colloidal Lignin Particles and Cellulose Nanofibril-Alginate Hydrogel [J]. Biomacromolecules，2020，21（5）：1875-1885.

[69] ZHANG L，LU H，CHU J，et al. Lignin-Directed Control of SilverNanoparticles with Tunable Size in Porous Lignocellulose Hydrogels and Their Application in Catalytic Reduction[J]. ACS Sustainable Chemistry & Engineering，2020，8（33）：12655-12663.

[70] LIM ，JIANGX ，WANGD ，etal. Insitureductionof ?silvernanoparticles in the lignin based hydrogel for enhanced antibacterial application[J]. Colloids and Surfaces B：Biointerfaces，2019，177：370-376.

[71] GAND，XING W，JIANGL，etal. Plant-inspiredadhesiveandtough hydrogel based on Ag-Lignin nanoparticles-triggered dynamic redoxcatecholchemistry [J]. NatureCommunications ，2019，10（1）：1487-1497.

[72] DAI L，MA M，XU J，et al. All-Lignin-Based Hydrogel with FastpH-Stimuli Responsiveness for Mechanical Switching and Actuation [J]. Chemistry of Materials，2020，32（10）：4324-4330.

[73] PARK S，KIM S H，KIM J H，et al. Application of cellulose/ligninhydrogel beads as novel supports for immobilizing lipase[J]. Journal of Molecular Catalysis B：Enzymatic，2015，119：33-39.

The Key Role of Lignocellulose Component in the Preparation and Functionalization of Its Composite Hydrogels

MA LishaYUAN YufengZHANG LiliWANG Zhiguo*

（College of Light Industry and Food Engineering，Nanjing Forestry University，Nanjing，Jiangsu Province，210037）

（*E-mail ：wzg@njfu.edu.cn）

Abstract： In recent years，researches on the preparation and functionalization of lignocellulose composite hydrogels have attracted much attention ，a series of important research progress have been made related to lignocellulose multi-component or full-component composite hydrogels. Thispaperreviewedtheresearchprogress of ?thekeyrole of ?cellulose ，hemicelluloses ，andlignininthepreparation of lignocellulose composite hydrogels and its functional applications such as biomedicine，sewage treatment，catalytic adsorption，ultraviolet blocking，etc.

Keywords ：lignocellulose;multi-component;composite hydrogel;functional application

（責(zé)任編輯：楊艷）