纳米结晶纤维素基二醛纤维素,简称DACNC(也称DANC、DCNC),是一类以纳米结晶纤维素(CNC)为前驱体,通过高碘酸盐选择性氧化其脱水葡萄糖单元C2-C3键上的邻位羟基,引入醛基而制得的纳米尺度纤维素衍生物。
与以微晶纤维素为原料制备的广义二醛纤维素(DAC)不同,DACNC基本保留了CNC典型的纳米棒状形貌(特殊工艺条件下可获得球形颗粒),同时表面带有高反应活性的醛基,兼具纳米纤维素的力学增强效应与醛基的化学可修饰能力。
DACNC可分为球形二醛纤维素纳米晶(SDACN)与棒状二醛纤维素纳米晶(RDACN)。基于双响应面模型优化的一步法高碘酸钠氧化工艺,能够实现上述两种形貌的可控制备;其中RDACN的结晶度可达82%,而SDACN由于氧化程度较高,结晶度较低,热稳定性弱于RDACN。
DACNC的制备路径主要包括硫酸水解-高碘酸盐氧化两步法、酶水解-高碘酸盐氧化法两类:先通过酸水解或酶水解制备CNC,再采用高碘酸钠对CNC进行选择性氧化,最终得到DACNC。其中,硫酸水解-高碘酸盐氧化两步法是当前实验室研究领域最常用的技术路线。
根据新思界产业研究中心发布的
《2026-2030年全球及中国纳米结晶纤维素基二醛纤维素(DACNC)行业研究及十五五规划分析报告》显示,DACNC应用集中在生物医学与水处理两大领域。在生物医学方面,DACNC在药物递送方向研究较为活跃,《Next Materials》报道了以油棕空果串为原料制备的DACNC增强壳聚糖水凝胶膜在18小时内仅释放82.19%的姜黄素,缓释性能优于CNC水凝胶;在抗菌应用方向,《Express Polymer Letters》报道了SDACN可作为银纳米粒子生长模板,制备银纳米复合抗菌材料,对革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌均表现出良好的抗菌活性。
在水处理方面,《Molecules》报道了采用高碘酸钠氧化CNC制备DACNC,再经氨基功能化得到氨基功能化纤维素纳米晶(ACNC),对水溶液中Cr(VI)、Pb²⁺和Cu²⁺展现出良好吸附性。此外,在盐离子脱除方面,《International Journal of Biological Macromolecules》报道了可重复使用的DACNC基多层多孔冷冻凝胶,水合态自由水含量达95.8wt%,溶胀率约2780%,能够用于文化遗产多孔基底的盐离子脱除。
新思界
行业分析人士表示,目前DACNC市场尚处于早期发展阶段,产品以科研级样品为主,距离规模化商业落地仍存在多重障碍:一是DACNC制备成本偏高;二是产品标准化体系缺失,造成下游应用的批次一致性难题;三是生物医学领域监管审批路径尚不清晰,DACNC用于临床转化时,需要完备、体系化的安全性评价数据作为支撑。
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