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  在精準(zhǔn)醫(yī)療快速發(fā)展的背景下，如何實(shí)現(xiàn)從體外篩查、體表監(jiān)測(cè)到體內(nèi)干預(yù)的多維健康數(shù)據(jù)獲取與整合，已成為新一代生物醫(yī)用材料與智能醫(yī)療器件領(lǐng)域的重要前沿問(wèn)題。纖維素作為自然界中最豐富的天然高分子之一，兼具生物相容性、可降解性、親水性、結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)性和多尺度組裝能力，正逐步從傳統(tǒng)生物材料拓展為面向精準(zhǔn)醫(yī)療的關(guān)鍵平臺(tái)材料。

  2026年3月10日，陳朝吉教授，叢海林教授，郝三偉副教授，邵長(zhǎng)優(yōu)教授等在Progress in Materials Science 發(fā)表題為“Next-gen cellulose therapeutics: fusing in vivo/in vitro data for precision healthcare”的綜述論文，系統(tǒng)總結(jié)了纖維素基醫(yī)用材料在體內(nèi)與體外醫(yī)療場(chǎng)景中的研究進(jìn)展，并提出面向閉環(huán)精準(zhǔn)醫(yī)療的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。

  論文指出，當(dāng)前個(gè)體化醫(yī)療對(duì)材料提出了更高要求，不僅要能夠適應(yīng)人體復(fù)雜環(huán)境，還要兼具連續(xù)信號(hào)采集、疾病監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)融合與精準(zhǔn)干預(yù)等多重功能。相比傳統(tǒng)合成高分子、金屬或陶瓷材料，纖維素來(lái)源廣泛、綠色可持續(xù)，并具有豐富的羥基位點(diǎn)與層級(jí)結(jié)構(gòu)，能夠通過(guò)化學(xué)修飾、交聯(lián)調(diào)控和先進(jìn)加工技術(shù)，構(gòu)建出從可穿戴貼片、柔性傳感器、快速檢測(cè)平臺(tái)到藥物遞送系統(tǒng)、智能支架、植入式器件等一系列功能化生物醫(yī)用系統(tǒng)。文章強(qiáng)調(diào)，纖維素材料的價(jià)值不再局限于“被動(dòng)支撐”或“單一載體”，而是正在演進(jìn)為連接篩查,監(jiān)測(cè),數(shù)據(jù)融合,精準(zhǔn)干預(yù)全過(guò)程的重要材料平臺(tái)。

  圍繞這一目標(biāo)，作者系統(tǒng)梳理了纖維素的結(jié)構(gòu)、性能和應(yīng)用關(guān)系。文章指出，纖維素分子鏈中豐富的羥基和強(qiáng)氫鍵網(wǎng)絡(luò)賦予其優(yōu)異的力學(xué)適配性、界面調(diào)控能力和表面可修飾性，使其能夠被加工成纖維、薄膜、納米紙、水凝膠、氣凝膠、三維支架等多種形態(tài)。不同形態(tài)的納米纖維素，如纖維素納米晶（CNC）、纖維素納米纖維（CNF）和細(xì)菌纖維素（BC），在藥物遞送、組織工程、傷口敷料、生理信號(hào)采集和生物傳感等方向各具優(yōu)勢(shì)（圖1）。

圖1. 纖維素的結(jié)構(gòu)、特性及生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用。

  在材料構(gòu)筑策略方面，論文進(jìn)一步總結(jié)了纖維素基網(wǎng)絡(luò)的物理交聯(lián)、化學(xué)交聯(lián)及雙網(wǎng)絡(luò)協(xié)同設(shè)計(jì)。其中，氫鍵、疏水作用、主客體相互作用和離子配位等物理交聯(lián)方式賦予材料良好的柔韌性、自修復(fù)性和環(huán)境響應(yīng)能力，適用于可穿戴傳感器和動(dòng)態(tài)生物界面；酯化、點(diǎn)擊化學(xué)、動(dòng)態(tài)共價(jià)鍵等化學(xué)交聯(lián)方式則有助于提高材料的力學(xué)穩(wěn)定性、耐久性和可控降解性能，更適合長(zhǎng)期植入、組織工程和藥物遞送等場(chǎng)景（圖2）。作者指出，未來(lái)高性能纖維素基醫(yī)用材料的發(fā)展關(guān)鍵，不僅在于材料本身的功能疊加，更在于通過(guò)交聯(lián)機(jī)制與加工方法的精準(zhǔn)耦合，實(shí)現(xiàn)材料在復(fù)雜體內(nèi)外環(huán)境下的性能協(xié)同優(yōu)化。

圖2. 纖維素基生物材料基本制備原理的分類與特征。(a) 物理交聯(lián)機(jī)制；(b) 化學(xué)交聯(lián)機(jī)制。

  文章還特別從體內(nèi)應(yīng)用與體外應(yīng)用兩個(gè)維度，構(gòu)建了纖維素基材料面向精準(zhǔn)醫(yī)療的系統(tǒng)框架。在體內(nèi)應(yīng)用方面，作者重點(diǎn)討論了其在組織工程支架、傷口敷料、藥物遞送系統(tǒng)和植入式傳感器中的應(yīng)用需求，包括生物相容性、可降解性、力學(xué)匹配性和生物活性調(diào)控等；在體外應(yīng)用方面，則總結(jié)了其在可穿戴監(jiān)測(cè)、呼吸/溫度/壓力傳感、生物標(biāo)志物檢測(cè)和即時(shí)診斷平臺(tái)中的應(yīng)用潛力，強(qiáng)調(diào)材料的表面黏附性、信號(hào)穩(wěn)定性、環(huán)境耐受性與柔性適配能力。通過(guò)對(duì)體內(nèi)外醫(yī)療場(chǎng)景的統(tǒng)一討論，文章突破了傳統(tǒng)綜述中“按器件分類”或“按材料分類”的敘述方式，提出了更符合臨床轉(zhuǎn)化邏輯的閉環(huán)健康管理視角（圖3）。

圖 3. 纖維素基系統(tǒng)用于體內(nèi)和體外應(yīng)用的合理設(shè)計(jì)框架及生物功能分化。

  更重要的是，作者在綜述基礎(chǔ)上提出了纖維素精準(zhǔn)醫(yī)療發(fā)展的未來(lái)方向。論文認(rèn)為，下一代纖維素基治療材料將不再只是單一診療模塊，而應(yīng)進(jìn)一步融合合成生物學(xué)、人工智能驅(qū)動(dòng)材料設(shè)計(jì)、納米技術(shù)和多模態(tài)數(shù)據(jù)分析，推動(dòng)從材料制備、信號(hào)采集、數(shù)據(jù)解析到精準(zhǔn)干預(yù)的全鏈條閉環(huán)集成。這一觀點(diǎn)為纖維素材料從實(shí)驗(yàn)室研究走向臨床應(yīng)用提供了新的學(xué)術(shù)坐標(biāo)，也為智能可穿戴、生物電子器件、組織修復(fù)和個(gè)性化醫(yī)療等領(lǐng)域提供了重要參考。

  在團(tuán)隊(duì)前期圍繞多功能水凝膠界面(Adv. Mater., 2026, 38, e20644)、黏附性生物電子材料(Adv. Compos. Hybrid Mater., 2026, 9, DOI: 10.1007/s42114-026-01639-4)以及纖維素基智能軟材料(Adv. Funct. Mater., 2025, 35, 2509712)等方向持續(xù)研究的基礎(chǔ)上，論文從跨學(xué)科視角系統(tǒng)總結(jié)了纖維素材料在醫(yī)工交叉領(lǐng)域的最新進(jìn)展，深入揭示了其在精準(zhǔn)醫(yī)療閉環(huán)體系中的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，為構(gòu)建兼具可持續(xù)性、智能化與臨床可轉(zhuǎn)化性的下一代生物醫(yī)用材料體系奠定了堅(jiān)實(shí)理論基礎(chǔ)。

  原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0079642526000472