《Carbohydrate Polymer Technologies and Applications》：Chitosan, Starch, Cellulose, and Alginate-Based Biodegradable Nanocomposite Food Coatings: Interfacial Modifications, Quality Metrics, and Lifecycle Perspectives: A Review
摘要
基于可再生聚合物的可生物降解纳米复合食品涂层为传统石油基包装提供了有前景的替代方案，但其实际应用需要同时兼顾性能、安全性、加工性及生命周期可持续性。本综述批判性评估了基于壳聚糖、淀粉、纤维素和海藻酸盐的涂层，重点阐述了纳米材料掺入和界面修饰如何影响结构-性能关系及食品包装性能。与主要聚焦于单一聚合物或纳米复合配方的传统综述不同，本工作在比较框架内整合了界面化学、标准化涂层质量评估、食品功能性、安全性、生命周期性能及工业转化。研究提出了一个九参数质量框架，涵盖机械性能、光学性能、水分特性、阻隔性能、溶解性、气体渗透性及流变特性，并附有相关测试方法和应用依赖性评判标准。本综述进一步探讨了纳米颗粒分散、团聚、负载效应及迂曲路径机制，突出了机械强度、阻隔性能、功能性和可加工性之间的性能权衡。特别关注了Ag、ZnO和TiO?相关的纳米颗粒迁移与安全性考量，以及生物基、可生物降解、可堆肥和环境可降解材料之间的区别。生命周期与技术经济视角表明，环境效益可能受纳米填料生产、加工、运输和生命周期终止管理的影响。总体而言，成功的工业转化需要在性能、安全性、可重复性、成本、法规遵从性及经验证的生命周期可持续性之间取得平衡。
1. 引言
全球人口增长、气候变化及COVID-19疫情加剧了粮食不安全问题。联合国粮食及农业组织（FAO）报告显示，2021年全球营养不良发生率升至9.8%，约8.28亿人面临饥饿。食品浪费是导致饥饿问题加剧的主要原因之一，改进食品储存以延长货架期成为重要对策。然而，传统包装材料以石油基塑料为主，其中超过90%不可降解，造成严重的环境问题。生物基塑料指由可再生生物质资源合成的聚合物，但"生物基"仅指碳源来源，而非生命周期终止特性；可生物降解塑料则指能够通过微生物酶促作用分解为二氧化碳、甲烷、水、无机化合物或生物质的材料。可堆肥塑料是可生物降解塑料的严格子集，需在规定时间内在特定工业或家庭堆肥条件下分解且不留下有毒残留。可食用涂层是直接施用于食品表面的生物聚合物薄层，可随产品安全食用，充当主要屏障。因此，研究人员正寻求基于富含天然成分的植物源天然聚合物的可持续、生态可降解包装材料。
2. 食品包装用生物聚合物
全球每年生产超过5000亿个塑料袋，传统塑料工业依赖不可降解的常规合成塑料，造成严重环境问题。据欧洲生物塑料组织数据，全球生物塑料总产能预计到2027年将增至630万吨。生物聚合物根据来源可分为三类：微生物发酵生成、天然生物质提取和化学合成聚合物。
2.1 微生物发酵生成的生物聚合物
利用微生物发酵可再生资源和生物质可生产环境友好的可生物降解生物聚合物，包括聚乳酸（PLA）、聚酯和聚羟基脂肪酸酯（PHA）。PHA是由多种微生物在不平衡生长条件下积累的天然可生物降解聚合物，目前已报道超过150种PHA结构，依据单体单元长度分为短链、中链和长链三类。其中，聚-3-羟基丁酸酯（PHB）最为常用，可在真菌、藻类和细菌等多种微生物作用下实现生物降解，符合美国材料与试验协会（ASTM）对生物降解性的定义。
2.2 天然生物质提取的生物聚合物
这类生物聚合物源自玉米、甲壳类废弃物、木材等天然生物质，包括纤维素、几丁质、壳聚糖（CS）等，其最大优势为100%天然且可生物降解。纤维素是由β-1,4-糖苷键连接的D-葡萄糖单元构成的线性聚合物，具有优异的阻气性能和疏水性。壳聚糖是自然界第二大丰富的多糖，为几丁质部分脱乙酰化的产物，主要来源于虾、蟹及昆虫外壳。壳聚糖因含有氨基而具备优异的离子结合能力、抗菌性能、溶解性和成膜加工性。淀粉是植物能量储备物质，广泛存在于玉米、大麦、小麦、大豆、稻米等食物中，但其合成薄膜存在因回生导致的脆性问题。海藻酸盐主要从绿藻中提取，属于线性多糖家族，由α-L-古洛糖醛酸与β-D-甘露糖醛酸通过1,4-糖苷键连接而成，在食品工业中广泛用作胶凝剂、增稠剂和稳定剂，其作为食品保护屏障的主要局限在于极高的亲水性导致的溶胀问题。
2.3 化学合成的生物聚合物
化学合成可生物降解聚合物包括聚己内酯（PCL）、聚乳酸（PLA）、聚乙醇酸（PGA）、聚乙烯醇（PVA）和聚丁二酸丁二醇酯（PBS）等。PCL为半结晶结构，完全可生物降解，但拉伸强度较低且对氧气和水蒸气的渗透性较高。PLA由乳酸经微生物发酵后聚合而成，具有广泛的应用范围。PGA因立构规整性在机械性能上优于PLA，表现出更好的气体保留性和增强的生物降解性。PVA因无毒、低成本且可生物降解而被广泛研究。PBS是一种高度可生物降解的脂肪族聚酯，机械性能类似聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP），但其较高结晶度限制了柔韧性并延缓了降解速率。
2.4 天然聚合物与合成聚合物的性能比较
常规合成聚合物如低密度聚乙烯（LDPE）和聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）具有卓越的机械完整性、高断裂伸长率和优异的防潮阻隔性，但完全抵抗环境降解。合成生物塑料如PLA和PCL提供中等至高机械强度及工业可堆肥性，但通常缺乏天然聚合物的快速海洋或土壤生物降解性。天然生物聚合物（壳聚糖、淀粉、纤维素和海藻酸盐）因其高内聚性氢键网络而具有优异的氧气阻隔性能，但其固有亲水性导致高水蒸气透过率（WVP）和湿度敏感性，严重削弱了其在潮湿环境中的拉伸强度。这一根本性性能差距推动了将纳米技术整合到天然聚合物基质中。四种聚合物在功能特征上存在差异：壳聚糖提供固有抗菌活性和强成膜能力；淀粉成本低、原料充足但对水分特别敏感；纤维素及其衍生物贡献较高的结构强度和尺寸稳定性；海藻酸盐特别适用于水凝胶形成和离子交联。
3. 先进食品包装
3.1 智能包装
智能包装为薄膜提供监测食品质量和健康状态的工具，可细分为指示剂、传感器和数据载体三类。指示剂通过颜色变化指示由外部或内部影响引起的食品变化；传感器在分子水平感知食品变化，通常与指示剂配合使用；数据载体用于提供食品生产地点信息及地理标记以实现追溯。已有多种商业化和实验性智能包装系统被开发，包括新鲜度指示剂、温度指示剂、泄漏指示剂、pH指示剂及气体传感器等。
3.2 改良包装
生物聚合物基包装通常机械性能较弱，因此大量研究致力于通过聚合物共混和纳米材料掺入来改善其热性能、阻隔性能、机械性能和抗菌性能。将不同生物聚合物共混可结合各自优势形成复合薄膜，分子间需具有足够相容性和强链间相互作用以形成均质薄膜。纳米材料在薄膜空腔和通道内的沉降可提供改善的机械性能，包括刚度、拉伸强度、韧性和断裂伸长率，同时改善气体阻隔性能。
3.3 活性包装
活性包装通过与包装膜、食品及内外环境相互作用来改善食品质量和安全性，其方法是将活性化合物掺入包装材料中。抗菌活性包装通过向食品或环境释放活性化学物质来抑制包装食品表面微生物的生长。研究表明纳米填料为食品包装提供了额外的机械改进和生物医学性能，多种抗菌物质、抗氧化剂和食品保鲜剂已被推荐使用。
4. 可生物降解性与可堆肥性
4.1 工业可堆肥性
ISO 17088、EN 13432、EN 14995和ASTM D6400等标准规范定义了材料被归类为工业可堆肥的严格标准。这些测试在最适嗜热条件（约58°C）及高度受控的通气和湿度下进行评估。具体指标包括：至少90%的原始干重须崩解为小于2 mm的颗粒（EN标准与ASTM D6400要求在12周内完成，ISO 17088要求在45天内完成）；EN标准和ISO 17088要求在6个月内实现90%的有机碳转化为二氧化碳、水和生物质；ASTM D6400则对均聚物或无规共聚物设定60%的生物降解阈值，对共聚物和共混物设定90%阈值。
4.2 家庭堆肥动态
家庭堆肥环境在中温条件下运行，通常为20°C至30°C。较低的环境温度导致更大的热量损失和显著降低的反应速率。家庭堆肥标准（AS 5810、NF T 51800和UNI 11355）通常要求在最长12个月的延长期内实现至少90%的降解。
4.3 实际环境降解（土壤）
未经处理进入环境的材料的降解动力学发生显著变化。EN 17033标准规定在环境土壤条件下，材料至少90%的碳须在2年内转化为二氧化碳。然而，由于24个月的延长测试期，在天然土壤中评估生物降解面临严重实际挑战，且测试标准未规定标准参考土壤或要求鉴定特定微生物群落，导致结果难以复制。
5. 涂层质量参数
5.1 拉伸测试
拉伸测试主要测量两个参数：拉伸强度（TS）和断裂伸长率（EAB）。TS表示薄膜在失效前可承受的最大应力，反映材料的刚性和强度；EAB测量薄膜断裂前最大长度增加分数，反映其柔韧性和延展性。壳聚糖具有比淀粉更高的EAB值，但缺乏机械强度。增塑剂（如甘油）或纳米增强材料常被掺入聚合物基质以调节分子间作用力，从而优化TS和EAB。纳米填料的均匀分布可通过与聚合物链的更强键合改善薄膜机械性能，而非均匀分布会因引入空位和聚合物链断裂而导致机械强度下降。
5.2 透明度
食品涂层的透明度通过使用紫外-可见分光光度计测量薄膜在可见光谱范围内的光透射率来评估。虽然高透明度通常是期望的，但对于光敏感食品，一定程度的不透明度或紫外阻隔能力是有利的。纳米复合薄膜中，纳米颗粒的均匀分散至关重要；分散不良会导致团聚，散射光线并显著降低薄膜透明度。
5.3 pH敏感性（智能薄膜）
将具有卤ochromic性质的pH敏感化合物（如花青素）掺入生物聚合物基质中，可将被动食品涂层转变为能够实时监测食品腐败的活性"智能"包装。富含蛋白质的食品（如肉类和海产品）降解时，微生物产生挥发性碱性氮（TVB-N）化合物（如氨和三甲胺），在包装顶空中积累，提高涂层pH值并引起花青素明显可见的颜色变化。
5.4 水分含量
水分含量指聚合物基质内保留的水分子总量，通常通过烘箱干燥至恒重后计算薄膜重量损失来确定。保留的水分决定了涂层的增塑效果；水分过少会使薄膜脆化，而水分过多则促进微生物生长并损害涂层的机械和阻隔性能。
5.5 吸水率（溶胀度）
吸水率测量涂层浸入水中时吸收液态水的能力，反映聚合物网络的亲水性、保水性、截留性和溶胀性。过度的吸水对食品包装通常是有害的。研究人员常采用交联剂或掺入疏水性纳米颗粒（如脂质或金属纳米颗粒）来减少生物聚合物基质中的游离羟基，从而抑制溶胀度。
5.6 水蒸气透过率（WVP）
WVP是食品涂层最关键阻隔性能之一。低WVP对防止新鲜农产品脱水和防止干燥脆性食品吸湿至关重要。由于大多数生物聚合物的亲水性，其WVP固有地高于合成塑料。通过掺入疏水性油脂和纳米颗粒，在聚合物基质中产生"迂曲路径"，有效减缓水蒸气分子的扩散，显著改善WVP阻隔性能。
5.7 水溶解性（溶解度）
水溶解性评估聚合物涂层干物质暴露于水后溶解的百分比，完全取决于涂层的预期应用。对于随食品一起食用的可食用涂层或设计为在烹饪过程中溶解的保护层，高水溶性是有利的；而对于包装高水分食品的应用，涂层必须具有高耐水性即较低水溶性以防止崩解。
5.8 气体透过性
气体透过性，特别是氧气透过率（OTR）和二氧化碳透过率（CO?P），决定了聚合物涂层调节包装食品内部气氛的能力。高氧气透过性会加速需氧微生物生长、酶促褐变和脂质氧化。具有致密氢键网络的生物聚合物涂层在低湿环境下常表现出优异的氧气阻隔性能，但在高湿条件下因聚合物溶胀而增加。不可渗透纳米材料的添加迫使气体分子沿更长更复杂的路径穿透涂层，从而大幅降低OTR。
5.9 流变性能
流变学评估对于理解液态成膜溶液（FFS）的流动行为和最终干燥薄膜/涂层的粘弹性至关重要。生物聚合物溶液通常表现出非牛顿剪切变稀（假塑性）行为，粘度在施加剪切应力下降低，有利于加工过程中获得均匀涂层。利用动态力学分析（DMA）或流变测量评估固态薄膜的粘弹性，可深入了解聚合物网络的储能模量（G'）、损耗模量（G"）和玻璃化转变温度（Tg）。纳米材料的适当分散可增强互连结构网络，通过限制聚合物链移动性提高弹性模量；而过度添加或分散不良会导致团聚，破坏聚合物基质。
6. 包装中的纳米技术
6.1 物理化学相互作用及其对物理性能的影响
纳米颗粒通过强界面粘附、广泛氢键和范德华力与聚合物链发生物理和化学相互作用，形成致密空间网络，显著减少聚合物基质内的自由体积并严重限制聚合物链的移动性。通过限制链移动性，纳米颗粒固有地增强了涂层的结构完整性和机械抵抗力。例如，将壳聚糖纳米填料掺入木薯淀粉配方中，拉伸强度从46 MPa提升至88 MPa。均匀分散的纳米颗粒在涂层结构中形成高密度"迂曲路径"，严重阻碍氧气、二氧化碳和水蒸气的动力学扩散和渗透。二氧化钛等金属氧化物的添加还能显著提高材料的热稳定性和阻燃性，并提供关键的紫外阻隔能力。
6.2 迂曲路径机制与阻隔建模
不可渗透纳米填料（如纳米黏土、氧化石墨烯或纤维素纳米晶体）在碳水化合物聚合物基质中良好分散时充当物理屏障，渗透的气体或水分子被迫沿延长弯曲路径绕过纳米级障碍物，显著延缓渗透。该现象通过Nielsen迂曲度模型量化：P
c/P
m = (1-φ)/τ，其中τ为基质迂曲度因子，P
c为纳米复合材料的渗透率，P
m为纯生物聚合物基质的渗透率，φ为分散纳米填料的体积分数。最大化阻隔性能的两个关键因素是：高纵横比（二维纳米片比零维球形纳米颗粒提供更优越的迂曲路径）和剥离与排列（填料必须完全剥离而非团聚，并理想地水平排列）。
6.3 纳米技术对聚合物涂层生物医学应用的影响
壳聚糖、海藻酸盐和聚乙烯醇等生物聚合物具有固有生物相容性、无毒性和可再生性。将Ag纳米颗粒（AgNPs）整合入这些基质中可产生受控金属离子释放，通过产生活性氧（ROS）引起局部氧化应激，物理破坏细菌细胞膜。聚合物纳米载体可封装亲脂性和亲水性生物活性化合物，增强其溶解度、稳定性和生物利用度，实现局部治疗。
6.4 智能和活性涂层
活性涂层被设计为主动与内部包装环境相互作用以阻止或延缓食品降解，通过掺入活性纳米材料实现氧气清除、乙烯清除或靶向水分吸收等功能。纳米颗粒作为结构储库控制活性植物化学物质的释放速率。智能或智能涂层则被设计为持续感知并视觉传达食品的实时质量和安全状态，例如将pH响应性天然着色剂（花青素）固定在纳米黏土框架内以增强稳定性，当富含蛋白质的食品腐败时，释放的挥发性碱性胺改变涂层局部pH，触发嵌入花青素的明显可见颜色变化。
6.5 纳米复合涂层的食品安全评估
6.5.1 纳米颗粒迁移与消费者暴露
迁移是纳米颗粒从食品接触涂层中释放并导致膳食暴露的主要途径。迁移程度取决于纳米颗粒浓度和尺寸、表面功能化、聚合物-纳米颗粒相互作用、涂层厚度、基质溶胀、团聚状态、食品组成、温度、接触时间和加工历史。研究报道纳米TiO?从PVA-壳聚糖薄膜在高压处理条件下向橄榄油的迁移率低于4.20×10?3%，但该结果不应被解释为所有含TiO?涂层的通用迁移值。对于含Ag和ZnO的涂层，分析方案应区分总元素迁移、颗粒部分和溶解离子种类。
6.5.2 Ag、ZnO和TiO?的毒理学考量
银纳米颗粒是高效抗菌剂，但释放的银物种可与细胞膜、蛋白质和细胞内通路相互作用。ZnO纳米颗粒具有强抗菌活性并可能部分溶解产生Zn2?离子。TiO?需要特别监管关注，因为欧洲食品安全局（EFSA）于2021年得出结论，无法排除TiO?颗粒作为食品添加剂E171的遗传毒性关注，因此无法为该用途建立可接受的每日摄入量。
6.5.3 允许暴露量与基于风险的评估
不存在适用于食品接触涂层中所有无机纳米颗粒的科学上适当的通用允许暴露限值。可接受暴露量在物质、颗粒、用途和管辖区特定基础上确定。食品安全评估应建立定量暴露链：纳米颗粒负载→迁移/释放→食品中浓度→膳食摄入→内部暴露→毒理学响应。目标不应是使每种活性成分完全固定化，而是控制并证明安全的迁移，符合预期功能和适用法规要求。
6.5.4 无机纳米材料的风险-收益考量
Ag、ZnO和TiO?可在选定配方中显著改善抗菌、阻隔或保鲜性能，但更高的纳米颗粒负载不一定提供成比例的功能效益，且可能增加迁移、团聚和环境释放的潜力。合理的配方策略应确定实现所需食品保鲜功能所需的最低纳米颗粒浓度，同时保持可接受的迁移和毒理学特征。
7. 生命周期评估与未来展望
7.1 环境影响与生命周期终止评估
现有LCA研究表明，源自农业生物质的生物基涂层在原材料获取阶段的碳足迹和不可再生能源消耗通常显著低于聚乙烯或PET等合成塑料。然而，无机纳米颗粒的化学合成和功能化可能是高能耗的，并涉及有害化学前体或溶剂，提升了LCA中的非生物消耗和陆地生态毒性影响类别。当生物聚合物基质降解时，纳米材料可能释放到堆肥、土壤或水环境中，LCA和环境风险评估应考虑纳米颗粒特定的释放分数和环境归宿。
7.1.1 定量LCA证据与环境热点
Nicholson等人（2021）估算PET的工艺燃料需求约为40-46 MJ kg?1，总单体供应链贡献约为3.0 kg CO?当量 kg?1聚合物。对生物基材料而言，环境优势并非普遍存在。农业原料可能引入与肥料使用、土地占用、水消耗、酸化和富营养化相关的负担。现有LCA证据显示生物基材料之间的显著变异性。总体而言，可生物降解纳米复合涂层的可持续性优势是有条件的而非绝对的，需要在制定普遍性环境声明之前进行统一的摇篮到坟墓研究。
7.2 工业转化与规模化挑战
7.2.1 热加工限制
大多数碳水化合物聚合物在高于180-200°C的温度下降解，显著窄于常规热塑性塑料的加工窗口，需要精确的温度控制，且相比LDPE或PET将加工产量降低30-50%。
7.2.2 生产过程中的湿度敏感性
淀粉、壳聚糖和海藻酸盐的吸湿性要求在制造环境中严格控制湿度。生产设施必须配备除湿系统，增加了资本和运营成本。
7.2.3 纳米颗粒分散技术
在工业规模实现均匀纳米填料分散仍是重大工程障碍，需要双螺杆挤出机、在线静态混合器或高压均质机等专用设备。母粒生产技术为简化工业掺入提供了有前景的途径。
7.2.4 涂层均匀性与附着力
对于直接食品接触应用，涂层厚度均匀性和基底附着力至关重要。喷涂需要剪切变稀行为并具有快速粘度恢复（触变性）以防止流挂，而浸涂需要最佳润湿和排液速率。批次间可重复性是进一步扩大的挑战。存储稳定性也是实际制约因素。
7.3 循环经济与循环原料
利用食品废弃物（如海产品工业的甲壳纲动物壳生产壳聚糖、乳品加工的乳清蛋白、果皮和种子生产果胶和多酚类活性化合物）可同时降低涂层原料成本并减轻有机废弃物管理的全球负担。然而，其工业可行性取决于生物质原料的持续可用性、地理分布、组成一致性、季节性变异、收集物流和预处理要求。
7.4 纳米复合食品包装的全球监管框架
美国FDA通过食品接触通知（FCN）流程评估食品接触物质，安全性评估考虑物质特性和预期用途、向食品中的迁移及由此产生的膳食暴露。欧盟受（EC）第1935/2004号法规管辖，EFSA为涉及工程纳米材料的物质提供科学风险评估指南。日本采用"肯定列表"制度，中国GB 9685标准要求对食品接触材料中任何新纳米级添加剂进行严格毒理学和迁移评估。现有食品接触法规框架提供了既定的安全性评估要求，而专门解决纳米颗粒从降解生物聚合物基质中迁移、转化和释放的标准化方法仍是重要的研究和方法学发展需求。
7.5 技术经济分析与成本比较
LDPE和PET受益于高度优化的连续流石化提取和挤出工艺，散装市场价极低（通常为1.00-2.00美元kg?1）。天然生物聚合物需要复杂的提取、纯化和功能化过程。淀粉作为农业副产品具有经济竞争力，而壳聚糖和海藻酸盐需要从甲壳纲动物壳或褐藻中进行昂贵且多步骤的化学提取，食品级纯度价格高达15.00-50.00美元kg?1。纳米复合材料的生产还引入次级成本负担，包括高纯度纳米填料的合成和防止团聚所需的能量密集型均质化技术。
8. 讨论与批判性综合
8.1 质量指标的相互关系与性能权衡
九项质量参数的批判性分析揭示了生物聚合物基质固有性能权衡。亲水性活性剂（如精油或酚类化合物）的掺入会破坏壳聚糖和淀粉等碳水化合物基质的内部氢键，增强了生物功能但同时损害了机械完整性并增加WVP。相反，实现高度交联基质以优化WVP和阻隔性能常导致脆性薄膜和低EAB。
8.2 纳米材料界面动力学与聚集限度
纳米颗粒添加通常仅在达到临界逾渗阈值（通常为1-5 wt%）之前改善阻隔和机械性能，超过该阈值后范德华力驱动纳米颗粒团聚。团聚在聚合物-填料界面产生应力集中点和微孔，有效逆转机械增益并为气体和水分渗透创造通道。纳米复合材料的功效更多取决于界面工程和表面功能化以维持均匀分散，而非纳米材料类型。最优分散（≤5 wt%）最大化氢键和界面粘附以增强拉伸阻力并形成迂曲气体扩散路径，而填料团聚破坏界面接触，同时损害机械完整性和阻隔性。
8.3 实验室指标与工业可扩展性之间的差异
文献中报道的大多数生物降解性指标依赖于维持最佳温度和湿度的受控堆肥条件（ISO或ASTM标准）。在天然海洋或陆地环境中，纳米复合生物聚合物的降解半衰期往往显著更长。迁移研究结果显示特定系统可极低，但不应推广至所有纳米复合系统。LCA证据表明生物聚合物纳米复合材料的可持续性优势是有条件的。工业转化不仅取决于实现高实验室性能，还取决于可重复原料供应、过程控制、制造产量、经济可行性和与纳米复合配方相容的生命周期终止路径。
9. 结论
基于壳聚糖、淀粉、纤维素和海藻酸盐的可生物降解纳米复合食品涂层为传统石油基包装提供了有前景的替代方案，但没有任何单一生物聚合物或纳米填料系统提供机械强度、阻隔性能、功能活性、安全性、可加工性、成本和环境性能的普遍优越组合。标准化质量框架强调了通过互补的物理化学、机械、阻隔、光学、热和功能参数评估涂层性能的重要性。可生物降解性不应等同于可堆肥性，实验室降解结果不应被自动解释为实际处置条件下环境降解的证据。掺入Ag、ZnO和TiO?等无机纳米材料需要仔细考虑迁移、膳食暴露、毒理学效应、法规要求和生命周期终止释放。基于最低有效纳米颗粒负载和经证实的迁移控制的safe-by-design方法更受青睐。成功的商业化最终取决于在面向应用的设计框架内平衡功能性、安全性、可制造性、可负担性和经验证的生命周期可持续性。
