在低碳循環(huán)經(jīng)濟(jì)的倡導(dǎo)下，纖維素納米晶作為一種生物基材料被迅速開發(fā)，在電子、生物塑料、能源等領(lǐng)域都被廣泛應(yīng)用，有望加速推進(jìn)各領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展。近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員卿光焱團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)并制備了一種用于汗液中鈣離子傳感的可持續(xù)、不溶性和手性光子纖維素納米晶體貼片。該研究為纖維素納米晶的功能化研究提供了一種新思路。相關(guān)成果于2023年4月13日發(fā)表在材料領(lǐng)域刊物Small上。

纖維素納米晶（CNC）可以自發(fā)組織形成手性向列液晶結(jié)構(gòu)，并且產(chǎn)生絢麗的光子結(jié)構(gòu)色，這對可持續(xù)性光學(xué)和光學(xué)傳感的發(fā)展非常重要。然而，此類材料在潮濕或液體環(huán)境中功能會失效，不可避免地?fù)p害了它們在生物醫(yī)學(xué)、膜分離、環(huán)境監(jiān)測和可穿戴設(shè)備中的發(fā)展。因此，通過簡單有效的手段使得CNC在液體環(huán)境下穩(wěn)定存在，對實(shí)現(xiàn)功能化的應(yīng)用非常重要。

本工作中，團(tuán)隊(duì)發(fā)展了一種制造不溶性CNC基水凝膠簡單且有效的方法。研究人員利用分子間氫鍵重構(gòu)，熱脫水使優(yōu)化的CNC復(fù)合光子膜在水溶液中形成一個穩(wěn)定的水凝膠網(wǎng)絡(luò)。研究發(fā)現(xiàn)，該水凝膠在干濕狀態(tài)之間可以可逆轉(zhuǎn)換，便于進(jìn)行特定的功能化處理。隨后，團(tuán)隊(duì)通過在液體環(huán)境下吸附溶脹引入功能化分子，得到了具有抗凍性、強(qiáng)黏附性、良好生物相容性、對Ca2+高靈敏度和高選擇性感應(yīng)的水凝膠。

該工作有望促進(jìn)利用可持續(xù)纖維素傳感器監(jiān)測其他代謝物的應(yīng)用，并為在環(huán)境監(jiān)測、膜分離和可穿戴設(shè)備中運(yùn)行的數(shù)控水凝膠系統(tǒng)奠定基礎(chǔ)。

（來源：中國科學(xué)報(bào)）