综述：解锁木质素衍生生物材料潜力：从木质素结构到生物医学应用的综合评述

这篇综述系统阐述了木质素(lignin)作为植物源性有机聚合物的独特优势及其在生物医学领域的应用潜力。文章详细梳理了木质素来源、结构修饰原理及生物粘附机制，重点展示了其在治疗递送系统(TDS)、组织工程与再生医学(TERM)以及功能性生物医学设备(FBD)中的创新应用。通过化学/物理修饰或微生物/酶处理优化木质素的生物活性、机械强度和粘附性，为解决当前生物材料在稳定性、生物降解性和实际应用中的挑战提供了新思路。

　　

木质素作为植物细胞壁中含量第二的有机聚合物，占维管植物干生物量的15-30%，其复杂的苯丙烷单元网络结构赋予其独特的理化特性。这篇综述全面剖析了这种曾被造纸和石油工业视为废弃物的天然资源，如何通过现代生物技术转型为高价值的生物医学材料。

木质素的结构奥秘与来源多样性
木质素主要由对羟基苯基(H)、愈创木基(G)和紫丁香基(S)三种苯丙烷单元构成，通过β-β、β-5和β-O-4等连接方式形成复杂异质网络。针叶木木质素以G单元为主，而阔叶木则呈现G、S和少量H单元的混合特征。这种结构多样性为不同应用场景的材料设计提供了丰富可能。

工业副产物(如硫酸盐木质素和木质素磺酸盐)和农业残余物是主要来源，但存在硫残留和批次差异等问题。药用植物如杜仲和黄芪的木质素含有高价值衍生物(如香草醛和原儿茶酸)，但提取效率仍是瓶颈。

结构修饰的艺术：从分子到功能
通过化学修饰(酯化、醚化、去甲基化等)、物理处理(光/声/热)和微生物酶解三大策略，可显著提升木质素性能。去甲基化增加酚羟基含量，形成儿茶酚结构；胺化引入氨基改变表面电荷；点击化学(click chemistry)实现精准功能化。这些修饰赋予材料pH/ROS/光/温度响应性，为智能药物递送奠定基础。

生物材料的创新设计
木质素基生物材料通过共价键(如希夫碱)和非共价作用(氢键、静电)实现强力粘附，在湿润环境中表现尤佳。水凝胶通过聚乙烯吡咯烷酮(PVP)与木质素的自组装形成柔性网络，受贻贝粘附启发设计的儿茶酚-烷基水凝胶可实现快速止血。

纳米颗粒通过溶剂置换法构建，粒径100-200nm的木质素纳米粒(LNPs)能有效穿透细胞。pH响应型纳米粒在肿瘤微环境(pH<6.5)中释放率提升5倍，对肝癌细胞抑制率达74%。荧光标记的木质素磺酸盐纳米载体可实现癌细胞特异性成像。

治疗应用的突破
在抗氧化领域，木质素通过酚羟基清除ROS，聚己内酯(PCL)-木质素纳米纤维能保护软骨细胞免受氧化损伤。抗菌方面，木质素基银纳米粒(AgNPs)对多重耐药铜绿假单胞菌的MIC<50μg/mL，而季铵化木质素通过破坏膜电位杀灭细菌。

免疫调节功能引人注目：木质素富集酶提取物(LREL)作为TLR4配体，可提升黏膜IgA分泌2-3倍。在肿瘤免疫治疗中，木质素磺酸盐-Al-吲哚菁绿(LS-AI-ICG)复合物通过光热免疫联合疗法，使4T1乳腺癌模型肿瘤体积缩小80%。

临床转化挑战与前景
尽管前景广阔，木质素材料仍面临提取工艺环保性、结构异质性、临床级纯度(>99%)和长期生物安全性等挑战。微生物酶解和离子液体提取等绿色工艺，以及FDA/EMA标准建立将是未来重点。通过多学科协作，这种可持续生物材料有望在5-10年内实现从实验室到临床的跨越。