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为解决农业废弃物处理及开发新型可再生生物材料问题，研究人员开展从芒果籽提取纤维素并优化其提取过程、制备衍生物及复合纳米纤维的研究。结果表明该材料有良好性能，在多领域有应用潜力，推动可持续材料发展。
在生物材料的广阔领域中，纳米纤维作为组织工程的 “神奇脚手架”，正发挥着越来越重要的作用。它凭借纳米级的尺寸，能让细胞呈现更自然的形态，精准模拟细胞外基质结构，大大促进细胞黏附。合成聚合物虽能精准调控组成和机械性能，但在生物活性和细胞黏附方面却存在短板；天然聚合物虽毒性低、生物相容性好，可在某些溶剂中的溶解性却欠佳。而纤维素，作为地球上储量最为丰富的多糖，是植物、藻类和真菌细胞壁的主要成分，具有重量轻、无毒、机械强度高、亲水吸湿、可生物降解和可回收等诸多优良特性，在食品、纺织、生物医学等众多领域都有广阔的应用前景。然而，其在某些有机溶剂中的溶解性差这一问题，严重限制了它的进一步应用。
与此同时，农业生产过程中产生了大量的木质纤维素废弃物，这不仅造成了环境负担，也是资源的巨大浪费。以墨西哥为例，芒果产量极高，但由于市场和病虫害等问题，产生了大量的芒果收获后残留物。这些废弃物中含有丰富的纤维素，若能加以利用，既能解决废弃物处理难题，又能为可再生材料开发提供新途径。
在此背景下，为了攻克上述难题，国外研究人员开展了一项关于芒果籽纤维素的深入研究。研究聚焦于从芒果籽中提取纤维素，并对其进行优化、衍生化和特性表征，进而用于制备复合纳米纤维。该项研究成果发表在《Current Research in Green and Sustainable Chemistry》上。
研究人员采用了多种关键技术方法。在纤维素提取过程中，运用 Taguchi L16 正交设计，系统考察 NaOH 浓度、温度、NaClO 浓度和温度对纤维素提取产率和结晶度的影响。通过扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）、X 射线衍射仪（XRD）和热重分析仪（TGA）等多种手段对纤维素及其衍生物进行全面表征。此外，还利用这些技术对合成的纤维素醋酸酯（CA）/ 聚乙烯吡咯烷酮（PVP）复合纳米纤维进行分析，探究其结构和性能。
在研究结果方面：
- 成分分析：芒果籽粉中纤维素含量高达 67.25%，远超其他一些农业生物质副产品，这表明芒果籽粉是提取纤维素的优质原料。
- 纤维素提取优化：通过实验发现，NaClO 浓度和温度对纤维素提取产率影响显著，NaOH 浓度和 NaClO 温度对结晶度影响明显。确定了最佳提取条件，在此条件下，纤维素提取产率可达 75.25%，结晶度为 65% 。
- 芒果籽纤维素（MSC）表征：SEM 图像显示，化学处理后纤维素结构更清晰，杂质减少，结晶度提高。FTIR 光谱分析表明，化学处理成功去除了大部分木质素和半纤维素，同时保留了纤维素的特征峰。XRD 分析进一步证实，芒果籽纤维素具有典型的纤维素 I 型结构，化学处理后结晶度从 52.568±0.638% 提升至 70±0.42% 。
- 纤维素醋酸酯和纤维素硫酸酯取代度（SD）测定：FTIR 光谱显示，成功合成了 CA 和纤维素硫酸酯（CS）。CA 的 SD 为 2.89，使其可溶于多种非极性溶剂；CS 的 SD 为 0.77，其合成也得到了证实。
- 芒果籽纤维素衍生物表征：XRD 分析表明，CA 和 CS 的结晶度相较于天然纤维素均有所降低，分别降至 10.26% 和 35.20% 。TGA 分析显示，CA 和 CS 的热稳定性优于纯纤维素，其降解峰值温度更高。
- CA/PVP 复合纳米纤维表征：成功制备出形态良好的 CA/PVP 复合纳米纤维，平均直径为 348.08±209nm。FTIR 光谱表明，复合纳米纤维中存在氢键作用。XRD 分析显示其为无定形结构。TGA 和差示扫描量热法（DSC）分析表明，复合纳米纤维的热稳定性显著提高，优于 CA 和 PVP 单独存在时的热稳定性。
研究结论和讨论部分指出，芒果籽纤维素及其衍生物（如 CA 和 CS）展现出了优良的物理和热性能，在多个行业都具有潜在的应用价值。通过化学处理，提高了纤维素的结晶度，增强了其稳定性和抗性。对纤维素结构的成功修饰，特别是引入乙酰基和硫酸酯基，得到了充分验证。此外，通过静电纺丝制备的 PVP/CA 纳米纤维，不仅保留了原始成分的功能，还进一步提升了热性能和机械性能。PVP 与纤维素之间形成的氢键，增强了材料的热稳定性，这表明该材料在生物医学应用和组织工程领域具有广阔的前景。总的来说，这些研究结果表明，芒果籽纤维素衍生物及由此制备的纳米纤维，有望成为开发创新型可持续材料的优质选择，为可持续发展和生物材料领域的进步提供了新的方向和思路。
