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編輯：陳敏/主編：張大川/學術顧問：寇興然
美國阿拉巴馬大學孔令焱課題組：「靜電紡絲」生物基碳水化合物納米纖維的研究及其應用
Trends in Food Science & Technology
●背景：靜電紡絲（Electrospinning），作為一種微/納米纖維的生產技術，由於其簡單、多用途和價格低廉等特點而被認知並研究一個多世紀了。微/納米纖維具有許多優點，如比表面積大、密度低、機械性能優越、孔隙率高和表面功能靈活等，已逐漸成為一種廣泛應用的理想材料，包括生物醫藥、能源儲存、環境過濾、食品包裝和輕工紡織等領域。人工化學合成的聚合物，如聚乳酸（PLA）、聚乙烯醇（PVA）、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、聚丙烯酸（PS）、聚苯乙烯（PS）和聚碳酸酯（PC）等，已被廣泛應用於靜電紡絲製備微/納米纖維，但「綠色」和「安全」的「可再生纖維」一直是這個領域的研究熱點之一。
●目的：生物基碳水化合物是地球上最豐富和最便宜的生物基聚合物，包括纖維素及其衍生物、澱粉及其衍生物、甲殼素及其衍生物（殼聚糖）、普魯蘭多糖、海藻酸鹽、透明質酸、葡聚糖和果聚糖等。由於很多種碳水化合物來源於農業副產品，且具有生物可降解和生物相容性好等優勢，因此從生物廢物中挖掘生物基碳水化合物的回收價值，也符合當前的社會發展目標和環境需求，是環境和生物醫學應用非常熱門的材料之一。
●英文文章題目：Recent advances in electrospinning of nanofibers from bio-based carbohydrate polymers and their applications
●期刊名稱：Trends in Food Science & Technology
●第一作者：Nicole Angel
●通訊作者：孔令焱，博士生導師，阿拉巴馬大學營養學助理教授。郵箱：lkong@ches.ua.edu；Feng Yan，博士生導師，阿拉巴馬大學材料學助理教授。郵箱：fyan@eng.ua.edu。
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成果介紹
近日，美國阿拉巴馬大學孔令焱*課題組和Feng Yan*聯合揚州大學李松南等在Trends in Food Science & Technology（1區，IF：16.002）發表了題為「Recent advances in electrospinning of nanofibers from bio-based carbohydrate polymers and their applications」的綜述論文。
鑑於靜電紡絲裝置與靜電紡絲纖維的形態特性之間的密切關係，本文綜述了各種靜電紡絲裝置示意圖，如圖1所示。
Fig. 1. Schematic drawings of (A) basic dry electrospinning, (B) wet electrospinning, (C) co-axial electrospinning, and (D) bubble electrospinning setups.
靜電紡絲纖維的形成效果及其功能特性與其靜電紡絲參數密切相關，主要分為溶液參數（如黏度、聚合物濃度、溶劑類型、表面張力、電導率和分子量等）、加工參數（紡絲距離、施加電壓、流速和收集器類型等）和環境參數（濕度、溫度和空氣流速等）。表1總結了傳統靜電紡絲裝置中上述這些參數對靜電紡絲纖維的一般影響和趨勢。
Table 1. General effects and trends of electrospinning parameters on electrospinnability and fiber morphology.
然後，本文繼續綜述了海藻酸鹽、纖維素及其衍生物、甲殼素及其衍生物（殼聚糖）、澱粉及其衍生物、普魯蘭多糖、透明質酸、葡聚糖和果聚糖等生物基碳水化合物在靜電紡絲領域的研究進展。具體內容詳見原文。
●創新性/應用前景
上述這些生物基碳水化合物不僅通過其可再生性和可持續來源的能力提供較低的環境影響，而且它們是生物可降解和生物相容的。因此，生物基碳水化合物在生物醫學和輕工食品等領域都有很好的應用前景。儘管生物基碳水化合物具有優良的特性，但大多數生物基碳水化合物的電紡性能較差，成功的電紡需要使用有毒溶劑、共溶劑或共紡聚合物。未來的生物基碳水化合物靜電紡絲研究應進一步確定不同參數與纖維形態之間的關係，優化纖維的結構完整性、抗菌性能、潤濕性等功能特性，並提高靜電紡絲纖維的工業化生產規模。
參考文獻
https://doi.org/10.1016/j.tifs.2022.01.003
專家/團隊介紹
孔令焱，博士，美國阿拉巴馬大學人類營養學系助理教授，博士生導師。本科畢業於中國農業大學食品學院，博士畢業於美國賓夕法尼亞州立大學食品科學專業，曾工作於美國農業部。主要研究在分子，微觀和宏觀層面上食品生物聚合物的結構 - 功能關係，並開發具有獨特結構和性質的食品材料，以改善食品質量和營養價值。發表論文50餘篇（SCI > 40篇）。主持數項美國農業部科研基金項目，於2018美國橡樹嶺大學聯盟優秀青年教授獎。
主頁：https://lkong.people.ua.edu/research.html
擬邀請專家和企業：
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