综述：纳米纤维素多晶型在生物医学应用中的研究进展、前景与挑战

这篇综述系统梳理了纳米纤维素（CNC/CNF/BNC）在生物医学领域的应用进展，重点探讨了其作为药物载体（pH响应释放）、组织工程支架（3D打印生物墨水）、伤口敷料（抗菌性）、透析膜（选择性过滤）和生物传感器（酶固定化基质）的独特优势，同时分析了规模化生产、标准化缺失和生物相容性评估等产业化挑战。

　　

纳米纤维素多晶型的生物医学革命

结构特性与分类
纤维素作为自然界最丰富的多糖，其纳米级变体——纳米纤维素凭借高比表面积（>200 m²/g）和可调表面化学性质（-OH/-COOH/-SO₃H）脱颖而出。通过酸水解获得的纤维素纳米晶体（CNC）呈现刚性棒状结构（长100-500 nm），而机械法制备的纤维素纳米纤维（CNF）则形成柔性网状（长500-2000 nm）。细菌纳米纤维素（BNC）通过微生物发酵产生，具有超纯三维网络和卓越的持水性（>99%含水量）。

功能化策略
表面修饰是解锁纳米纤维素生物医学潜力的关键。通过TEMPO氧化在C-6位引入醛基，或利用EDC/NHS活化羧基，可实现生长因子（如bFGFs）的特异性偶联。共培养发酵技术将BNC生产菌与乳酸菌联用，可原位合成载抗菌肽（如Nisin）的智能敷料。点击化学（CuAAC）和酶法修饰进一步拓展了其功能化维度。

药物递送系统
CNC的负电表面通过静电作用高效负载阿霉素（DOX，83%载药率），而CTAB修饰后能携带疏水性紫杉醇（PTX，90%载药率）。口服制剂中，CNC作为崩解剂使片剂硬度提升36.4%，而CNF/海藻酸复合物在肠道pH（7.4）下实现利福平12小时缓释。受体介导的叶酸-CNC载体在脑肿瘤细胞中的摄取量提升1452倍，展现精准递送潜力。

组织工程应用
皮肤再生领域，7 wt% CNC增强的PLGA电纺膜（弹性模量1 MPa）模拟天然皮肤力学性能。血管移植物中，磁场定向排列的CNC/CAP复合材料突破小口径血管（<6 mm）抗栓塞难题。3D打印的CNF/明胶甲基丙烯酰胺（GelMA）生物墨水（固含量<1%）支持心肌细胞定向排列，导电CNF/碳纳米管贴片更可纠正心律失常。

临床转化挑战
尽管BNC敷料在大鼠全层皮肤缺损模型中实现90%愈合率（8天），但残留内毒素（最高8240 EU/g）和木质素（21%含量时出现细胞毒性）仍是安全隐患。透析膜应用中，0.3 wt% CNC改性的聚砜膜实现96%白蛋白保留率，但纳米纤维缠结导致的膜污染问题亟待解决。标准化缺失尤为突出——目前仅ISO/TS 23151:2021规范了CNC的AFM/TEM检测方法。

未来展望
开发深共晶溶剂等绿色制备工艺（降低CO₂排放至28 kg/吨），结合"免疫检测组合"（CD68+/CD206+巨噬细胞示踪）进行长期生物相容性评价，将是推动临床转化的关键。分子量调控（1-100 kDa范围）与器官芯片技术的结合，可能为纳米纤维素在个性化医疗中开辟新赛道。