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  杜仲（Eucommia ulmoides Oliver）是一種我國特有的單科單屬單種孑遺植物和傳統中藥材。杜仲不僅含有藥理價值的活性成分，而且含有一種具有橡塑二重性的特殊天然高分子杜仲橡膠（反式-聚異戊二烯，簡稱杜仲膠）。隨著全球工業對橡膠材料需求的日益增長，三葉橡膠（順式-聚異戊二烯）資源呈現不足與病蟲害減產的潛在危機，作為世界第二大天然橡膠資源—杜仲膠（天然橡膠的同分異構體）將成為未來橡膠材料的發展方向之一。我國擁有非常豐富的杜仲資源，被認為是最具發展優勢的天然橡膠替代資源，將杜仲膠轉化為新型高值化材料發展潛力巨大，同時也為我國橡膠戰略的布局與發展提供支撐。

  近日，西北農林科技大學生命科學學院董娟娥教授團隊在國際著名期刊《Journal of Agricultural and Food Chemistry》上發表杜仲膠封面綜述文章（圖1），并且美國化學會（ACS）配文“Du Zhong”介紹了杜仲及杜仲膠，有助于全球對杜仲和杜仲膠的了解，這也是杜仲首次登上國際著名期刊封面，對于在世界上確立杜仲橡膠作為天然橡膠資源的地位具有重要意義。

圖1 杜仲膠封面綜述

  在該論文中作者首先介紹了杜仲膠在杜仲不同組織中的分布特點，繼而對杜仲膠的生物合成、提取分離、結構特征、理化性質及改性等方面系統性的綜述了目前杜仲膠的研究狀況。杜仲膠廣泛的存在于杜仲的種皮、果實、葉、樹皮、根等組織，其中種皮中含量最高，可達12%-18%，主要分布在種皮的薄壁細胞中，一般采用有機溶劑（如甲苯、丙酮）提取純化，甲羥戊酸（MVP）途徑是生物合成杜仲膠前驅物異戊二磷酸的主要途徑。

  杜仲膠為典型的直鏈型高分子，容易發生交聯。我國著名的杜仲膠專家嚴瑞芳教授根據杜仲膠交聯程度的不同將杜仲膠材料分為：熱塑型（零交聯度）、熱彈型（低交聯度）和橡膠型（臨界交聯度）（圖2），這為杜仲膠材料發展奠定了理論基礎。

圖2 杜仲膠材料的三種類型

  結晶是杜仲膠的另一個重要特性，由于分子鏈的高度線性，室溫下分子內或分子間容易形成氫鍵而發生結晶，分為α和β兩種結晶型。張繼川副研究員提出杜仲膠三相結晶模型（圖3），認為杜仲膠具有結晶區、介晶區和無定形區，分別占杜仲膠的39.8%，27.6%和32.6%，當溫度由25℃上升至80℃時，結晶區和介晶區逐漸減小并向無定形區轉變，當溫度高于80℃時，杜仲膠表現為無定形態。

圖3 杜仲膠三相結晶模型

  隨后作者重點綜述了近年來杜仲膠生物可降解薄膜、形變記憶性材料、根管治療充填材料、抗腐蝕涂層材料、阻尼隔音材料、自愈合彈性材料、綠色新型輪胎、界面附著材料等研究進展，表明杜仲膠在工程、環境、農業和生物醫學等領域具有廣闊的應用前景（圖4）。全文最后，作者對杜仲膠及其材料領域存在的挑戰和未來發展方向提出了重要參考意見。該綜述為杜仲膠新型材料的發展提供了理論與技術總結，對進一步提升和推動杜仲膠產業化應用具有重要作用。

圖4 杜仲膠新型材料應用領域

  相關論文以“Natural polymer Eucommia ulmoides rubber: A novel material”為題近期發表在Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2021, 69(13), 3797-3821，論文第一作者為碩士生魏興能，通訊作者為彭湃副教授與董娟娥教授，本論文同時得到北京林業大學彭鋒教授的指導。

  論文鏈接：https://doi.org/10.1021/acs.jafc.0c07560