我院孙建中、刘俊教授团队对纳米纤维素与生物大分子的功能化修饰在生物医学中的应用进行了总结，论文主要从纳米纤维素的功能化策略、用于纳米纤维素功能化的生物大分子、以及生物大分子改性纳米纤维素的生物医学应用三个方面进行了综述。
纳米纤维素具有生物相容性好、比表面积大、表面化学可定制等特点，在生物医学领域具有巨大的应用潜力。但是，由于其自身的生物学惰性等缺陷，纳米纤维素本身没有细胞粘附能力，不能直接促进细胞的生长和繁殖。近年来，纳米纤维素的表面功能化已被认为是提高其生物活性或其他理化性能不可缺少的策略。本文综述了纳米纤维素基于其固有的羟基、醛基、羧基和硫酸基团反应的功能化策略。综述了在不同生物医学应用中常用的生物大分子，如肽、蛋白质和DNA。文章讨论了纳米纤维素基生物材料的应用前景和面临的挑战，以及增材制造、纳米制造和生物制造等先进加工技术对纳米纤维素生物医用材料开发的重要作用。本综述的工作有望对纳米纤维素基生物材料在生物医学中的应用起到一定的指导意义。
图形摘要：不同纳米纤维生化修饰改性及在生物医学上的应用
图1：生物活性因子通过物理嵌入方式对纳米纤维素进行修饰改性
图2：基于纳米纤维素表面羟基及醛基基团的生化修饰策略
图3：基于纳米纤维素表面羧基及硫酸盐基团的生化修饰策略
图4：功能性蛋白质对纳米纤维素修饰的策略
图5：功能性多肽及DNA对与纳米纤维素修饰的策略
图6：功能化修饰纳米纤维素在伤口修复、组织工程、药物载释等生物医学中的应用
图7：功能化修饰纳米纤维素在生物传感与生物成像中的应用
图8：纳米纤维素功能化策略及其生物医用材料开发路径图
纳米纤维素已被广泛应用于各种应用领域，吸引了超过4500项相关专利和全球商业化产品及工业利用的兴趣。总的来说，纳米纤维素有望成为一种高效、多功能的生物材料，主要应用于包括组织工程、伤口修复、药物输送、生物传感、生物成像等。然而，在成功应用于临床治疗之前，仍然需要应对一系列挑战。首先，应严格按照相关的标准方法和临床可接受的方案，例如SO10993标准等，对纳米纤维素的生物安全性进行评估；其次，尚需要一系列先进的分析表征技术，以揭示生物大分子与纳米纤维素表面之间以及纳米纤维素表面与细胞或组织之间的长期相互作用；第三，应准确评估和精确控制纳米纤维素基生物材料的生命周期和生物降解特征，尤其是为植入和在体内长期使用而设计的生物材料。不同的生物医药应用场景对纳米纤维素的性能要求，如表观微纳结构与生化活性等。因此，本文提出了基于纳米纤维素的生物材料开发路策略路径图，提供了面向应用的材料设计、制造和表征策略。在材料的开发中，除了模拟生物材料常见的物理、化学和生物特性外，还应强调其生物安全评估。如，纳米纤维素的致热源和致敏源等应严格按照相关药典标准或临床标准控制内毒素和（1,3）-β-D-葡聚糖的水平。可以预见的是，纳米纤维素基生物材料的开发将通过与先进的制造和加工技术的结合，例如增材制造、数字制造、纳米制造、生物制造等，从而创制出复杂度、精细度、安全性更高的定制化生物医用新材料，从而更好地应用于疾病的诊治。
该研究成果以“生物大分子修饰纳米纤维素及其在生物医学中的应用”（Functionalization of nanocellulose applied with biological molecules for biomedical application: a review）为题发表在《碳水化合物》（Carbohydrate Polymers）上。论文由孙建中、刘俊教授团队独立完成，第一作者为环境与安全工程学院2019级研究生史逸飞，共同一作为环境与安全工程学院2020级博士生焦海鑫，通讯作者为刘俊教授与孙建中教授。论文的作者还包括团队中的硕士研究生卢雪初、博士研究生于素洁、博士后Santosh Biranje以及王钱钱副教授及刘欢教授。论文作者所在单位为江苏大学生物质能源研究院。论文得到了国家重点研发计划（GrantNo.2018YFE0107100）江苏省自然科学基金（BK20190842）、江苏大学高级人才启动基金（4111370004）、中国教育部重点实验室（KJZR21001）资助，江苏优势学科（PAPD401300011）和江苏省水处理协同创新中心的支持。
