報告內容

紫甘薯皮渣纖維素納米晶的制備及其在骨組織工程支架中的應用

本研究面向農業(yè)廢棄物資源化與骨修復材料開發(fā)的雙重需求，創(chuàng)新提出紫甘薯皮渣制備纖維素納米晶及其功能化改性策略，系統(tǒng)構建仿生骨組織復合支架。首先開發(fā)超聲輔助馬來酸水解技術，實現(xiàn)纖維素納米晶高效制備（得率8.17%）與酸循環(huán)利用（回收率＞80%），所得棒狀纖維素納米晶（直徑10～30 nm，長度60～220 nm）保持纖維素I型結構，同時新增C＝O基團，結晶度為58.3%，具有良好的熱穩(wěn)定性（最大熱降解溫度

T

max 為346.86 ℃）與膠體穩(wěn)定性（

電位為－57.7 mV）。繼而優(yōu)化烷基化改性工藝，發(fā)現(xiàn)450 W超聲功率結合2 h處理可使烷基化改性纖維素納米晶獲得最優(yōu)疏水性（水接觸角135°）和取代度（1.53），具有優(yōu)異的膠體穩(wěn)定性、熱性能、結晶度和分散性能。基于此，采用原位沉淀法以烷基化改性纖維素納米晶為分散劑合成羥基磷灰石，并以冰模板法構建聚乙烯醇/羥基磷灰石三維多孔支架。在羥基磷灰石含量達9%（

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）時，復合支架的孔隙率、平衡溶脹率和力學性能（56.1%、807.7%和0.085 MPa）最高。體外實驗表明，支架具有良好的細胞相容性和成骨礦化能力，在10 d內促進成骨細胞增殖和粘附，并在14 d內具有高堿性磷酸酶水平。本研究成功實現(xiàn)農業(yè)廢棄物高值轉化與骨修復材料性能創(chuàng)新，為循環(huán)經濟模式下的生物醫(yī)用材料開發(fā)提供理論支撐。

專家介紹

木泰華 研究員

中國農業(yè)科學院農產品加工研究所薯類食品科學與技術創(chuàng)新團隊 首席科學家

木泰華，博士，二級研究員，博士生導師。中國農業(yè)科學院薯類食品科學與技術創(chuàng)新團隊資深首席、中國農業(yè)科學院二級杰出人才、歐盟地平線“2020”項目評委。兼任中國淀粉工業(yè)協(xié)會副理事長，中國淀粉工業(yè)協(xié)會甘薯淀粉分會會長，中國淀粉工業(yè)協(xié)會綠色制造分會副會長，內蒙古自治區(qū)馬鈴薯標準化技術委員會主任委員，《中國糧油學報》編委等職務。主持“863”、國家重點研發(fā)計劃、亞洲合作資金、國家自然科學基金等項目70余項。針對我國薯類加工產業(yè)存在產品結構單一、加工導致營養(yǎng)損失嚴重、副產物綜合利用率低等瓶頸問題，重點開展薯類加工及副產物高值化利用領域的研究工作，并取得創(chuàng)新性成果。鑒定或評價科技成果9 項；獲神農中華農業(yè)科技獎、中國農科院杰出科技創(chuàng)新獎、中國專利優(yōu)秀獎等省部級及社會力量獎25 項；發(fā)表學術論文291 篇，其中SCI收錄187 篇；授權國家發(fā)明專利61 件、國際專利1 件；出版著作35 部；頒布國家/行業(yè)/團體標準9 項；培養(yǎng)研究生85 名，短期交流學者8 名、博士后6 名，累計培養(yǎng)來自緬甸、阿根廷、古巴、哥斯達黎加等亞非拉國家的留學生與訪問學者32 人次。連續(xù)多年入選“食品領域全球前2%頂尖科學家榜”。

實習編輯：楊欣瑞；責任編輯：張睿梅。點擊下方閱讀原文即可查看全文。圖片來源于文章原文及攝圖網

為貫徹落實《中共中央國務院關于全面推進美麗中國建設的意見》《關于建設美麗中國先行區(qū)的實施意見》和“健康中國2030”國家戰(zhàn)略，全面加強農業(yè)農村生態(tài)環(huán)境保護，推進美麗鄉(xiāng)村建設，加快農產品加工與儲運產業(yè)發(fā)展，實現(xiàn)食品產業(yè)在生產方式、技術創(chuàng)新、環(huán)境保護等方面的全面升級。由 中國工程院主辦， 中國工程院環(huán)境與輕紡工程學部、北京食品科學研究院、湖南省農業(yè)科學院、岳麓山工業(yè)創(chuàng)新中心承辦， 國際食品科技聯(lián)盟（IUFoST）、國際谷物科技協(xié)會（ICC）、湖南省食品科學技術學會、洞庭實驗室、湖南省農產品加工與質量安全研究所、中國食品雜志社、中國工程院Engineering編輯部、湖南大學、湖南農業(yè)大學、中南林業(yè)科技大學、長沙理工大學、湘潭大學、湖南中醫(yī)藥大學協(xié)辦的“ 2025年中國工程院工程科技學術研討會—推進美麗鄉(xiāng)村建設-加快農產品加工與儲運產業(yè)發(fā)展暨第十二屆食品科學國際年會”，將于2025年8月8-10日在中國 湖南 長沙召開。

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