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  隨著對可穿戴傳感器（精確監測人體或周圍環境生命體征）的需求不斷增長，激發了研究人員對可生物相容和生物降解材料的不懈追求。纖維素作為地球上存量最豐富的天然高分子材料，具有良好的生物相容性和生物降解性、易于加工成多種形態的材料、可持續大規模生產以及固有的形狀各向異性、表面電荷/化學性質、優異的物理機械性能等綜合優點。在過去的幾年里，這些獨特的優勢極大地推動了可穿戴和智能纖維素傳感器的不斷創新。隨著材料加工制造技術的快速發展和研究的進步，纖維素已經被設計成多維結構，包括1D（納米纖維、纖維和紗線）、2D（紙張、薄膜和織物）和3D（水凝膠、氣凝膠、泡沫和海綿），可進一步轉化為具有可定制結構和性能的導電碳材料。纖維素衍生的材料憑借其獨特的優勢，已發展成為可穿戴傳感器的柔性生物基體，傳感層，電極和活性成分。

  為此，北京林業大學楊俊課題組在Materials Chemistry Frontiers期刊發表了題為“Emerging Cellulose-Derived Materials: A Promising Platform for Design of Flexible Wearable Sensors Toward Health and Environment Monitoring”的綜述文章，系統總結了基于纖維素衍生材料的柔性可穿戴傳感器的最新研究進展，并對目前面臨的關鍵問題，挑戰和未來的方向闡述了觀點。

圖1. 基于纖維素衍生材料的柔性可穿戴傳感器及其潛在的應用

  該綜述首先簡要介紹了纖維素及其衍生材料的類別，結構和性質，并總結了纖維素衍生材料的加工技術和形態，特別分析了纖維素衍生的碳材料形成的機理。然后重點討論了不同維度的纖維素衍生材料（1D：納米纖維、纖維和線，2D：紙，薄膜和棉布，3D：水凝膠、氣凝膠和海綿）在柔性可穿戴傳感器方面的應用，包括生物物理傳感器、生物化學傳感器、環境傳感器以及自供電傳感器。最后該綜述對纖維素衍生材料的優缺點及未來面臨的挑戰進行了深入分析，包括纖維素衍生材料的生物相容性，可調節的結構和形態，纖維素基多功能和高性能傳感器等問題，并對纖維素衍生材料的基礎研究以及加工-結構-性能-應用關系進行了展望，包括基于基礎研究和先進加工技術，纖維素衍生材料多尺度微觀結構（如各向異性結構、蜂窩結構）的構建；基于纖維素天然屬性，類皮膚、生物相容、可植入的生物電子的制備；開發先進的技術，制備多功能集成的電子設備，如發電，儲能，無線傳感技術；結合先進的功能材料和材料加工技術，制備新功能和獨特結構的纖維素水凝膠、纖維素紙和棉布，探索其在自供電傳感，柔性儲能設備，一次性護理設備等方面的應用；將纖維素材料與3D打印技術相結合，大規模構建形態結構可控、理化性能可定制的纖維素基功能材料，將在傳感、能源、醫藥等多個領域發揮關鍵作用；基于可穿戴的藥物和細胞傳遞系統，可將生物活性成分引入到纖維素基質用于研究藥物和細胞遞傳遞等。

  論文第一作者為北京林業大學材料學院博士研究生符慶金，通訊作者為北京林業大學材料學院楊俊副教授。

  論文鏈接 https://doi.org/10.1039/D0QM00748J

  除了總結纖維素衍生材料用于健康和環境檢測的柔性可穿戴傳感器，楊俊課題組還在ACS Applied Bio Materials (2021, 4, 85–121)上發表題為“Recent Progress in Natural Biopolymers Conductive Hydrogels for Flexible Wearable Sensors and Energy Devices: Materials, Structures, and Performance”的綜述文章，全面總結了天然高分子導電水凝膠在柔性可穿戴傳感器和能源設備方面的研究進展。

  本文綜述了基于纖維素、殼聚糖、絲素蛋白、明膠的天然高分子導電水凝膠在柔性傳感器件方面的最新研究進展。簡要介紹了上述四種典型天然高分子材料的化學結構和物理化學性質，并詳細討論了它們在各種導電水凝膠傳感器中的應用。此外，該綜述對基于天然高分子導電水凝膠傳感器的進行了分類，并總結了其性能指標。最后，該綜述指出制備高性能天然高分子聚合物導電水凝膠的機遇與挑戰，包括天然高分子的生物學特性和聚合物分子鏈中豐富的官能團，柔韌性、導電性和源于豐富表面官能團的自愈合性和自粘性，以及具有環境適應性的天然高分子導電水凝膠的開發（如抗干、抗凍等性質）。

  論文第一作者為北京林業大學材料學院研究生崔晨、符慶金、孟蕾，通訊作者為北京林業大學材料學院楊俊副教授。

  論文鏈接 https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsabm.0c00807