怎样利用海藻和冰箱生产医用气凝胶？

这种纯天然纤维素气凝胶成本低，几乎和空气一样轻，还可用于治疗疾病。

phys.org网站当地时间5月24日报道，瑞典皇家理工学院（KTH）领导的研究团队借助普通厨房冰箱，以植物纤维素和藻类等天然成分为原料，制造出了气凝胶。该成果有望提高气凝胶疗法在医疗领域的可行性。相关论文发表在《今日材料》杂志上。

气凝胶是一种类泡沫材料，目前主要应用于宇航服和透气敷料之中。KTH纤维技术研究员Jowan Rostami说：“气凝胶的低密度和高表面积特性使其用途广泛，它可以定时释放药物和伤口敷料。气凝胶的密度低至2kg·m³，而空气的密度为1.23kg·m³。”为了验证新材料能够用于药物的控制释放，研究人员通过一种基于水的自组装过程将蛋白质附着在了气凝胶之上。Rostami说：“气凝胶是为生物交互作用而设计的。因此它可以用于治疗伤口或解决其他医疗问题。”

科技的进步使研究人员得以从植物细胞中提取气凝胶或纤维素纳米纤维。这也引发了科学家将气凝胶用于水净化和绝缘材料等领域的兴趣。制造纳米纤维素气凝胶的基本工艺过程主要包括：将纳米纤维分散在水中，然后干燥混合物。然而，这些步骤耗能又耗时（部分原因在于工程师们需要使用二氧化碳气体进行冷冻干燥或临界点干燥）。Rostami说：“我们采取了另一种可持续方法进行替代。”

研究人员将原纤维与海藻酸盐（海藻中的某种天然聚合物）混合在水中，加入碳酸钙。接着，他们把混合溶液放进冰箱里冷冻——水变成冰，将这些成分压缩在一起，使之形成冻结水凝胶。最后，他们将冷冻水凝胶放入丙酮中。这样不仅可以去除水分、迅速蒸发溶剂，还能利用丙酮中的少量酸溶解碳酸钙颗粒——释放出的二氧化碳气泡使材料变得更多孔。

溶解碳酸钙的另一个好处在于，它释放的钙离子与海藻酸盐和碳纳米纤维交联。这使气凝胶具备了湿稳定性，并且能在注入液体后恢复原状。Rostami说：“这强化了气凝胶的功能性。我们制备气凝胶的过程不仅简单便宜，还环保节能。” 

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编译：德克斯特 审稿：西莫 责编：陈之涵

期刊来源：《今日材料》

期刊编号：1369-7021

原文链接：https://phys.org/news/2021-05-kitchen-freezer-cellulose-aerogel-therapeutic.html

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