Аннотация 

Целлюлоза, устойчивый и универсальный материал, привлекла значительное внимание благодаря своим экологически чистым свойствам и физико-химическим характеристикам. Среди различных материалов на основе целлюлозы гидрогели демонстрируют исключительную способность удерживать воду, механическую стабильность и возможность настройки, что делает их подходящими для интеллектуальной упаковки, биомедицины, работы с окружающей среды, сенсорных и электронных приложений. В этом обзоре подробно анализируются стратегии синтеза, структурные свойства и ключевые применения целлюлозных гидрогелей. В приложениях для интеллектуальной упаковки целлюлозные гидрогели служат активными упаковочными материалами, которые реагируют на изменения окружающей среды, обеспечивая сохранение продуктов питания и мониторинг свежести. В биомедицине целлюлозные гидрогели демонстрируют перспективы для применения в доставке лекарств, заживлении ран и тканевой инженерии благодаря своей биосовместимости и регулируемой деградации. Высока их роль в очистке окружающей среды, включая очистку сточных вод и адсорбцию загрязнителей. Интеграция целлюлозных гидрогелей в гибкие, легкие сенсоры и электронные материалы стимулировала разработку передовых функциональных устройств. Благодаря продолжающимся исследованиям и коммерциализации эти гидрогели готовы стать ключевыми материалами для устойчивых технологий. Будущие достижения должны быть сосредоточены на оптимизации методов синтеза, улучшении механических свойств при сохранении биоразлагаемости и повышении масштабируемости производства для продвижения зеленых технологий и материалов следующего поколения.

1. Введение

Учитывая постоянный спрос на экологически чистые материалы в современных промышленной и экологической областях, бумажная промышленность, которая является ведущим сектором в использовании целлюлозы, сосредотачивает значительные усилия на разработке устойчивых материалов и расширении своего присутствия на рынке. Все большее внимание уделяется функциональным упаковочным материалам, которые могут заменить пластик, и широкому спектру передовых функциональных материалов, полученных из наноцеллюлозы и производных целлюлозы. Целлюлоза может быть переработана в различные формы материалов, включая пены, листы, гидрогели, аэрогели, пленки, бумагу и картон, расширяя ее применимость во многих областях. В случае устойчивой упаковки и биомедицинских областей целлюлозные гидрогели часто сравнивают с другими зелеными материалами, такими как полимолочная кислота (PLA) и материалы на основе крахмала. В то время как PLA обеспечивает хорошую механическую прочность и технологичность, ему не хватает гидрофильности и набухаемости, необходимых для функций гидрогеля. Гидрогели на основе крахмала, с другой стороны, демонстрируют хорошую биоразлагаемость, но часто страдают от хрупкости и ограниченной стабильности набухания.
Целлюлозные гидрогели привлекли все большее внимание благодаря своим уникальным физико-химическим свойствам и биоразлагаемости. Являясь самым распространенным природным полимером на Земле, целлюлоза является возобновляемым и недорогим ресурсом, и она является идеальным базовым материалом для экологически чистых технологий. Гидрогели, полученные из целлюлозы, демонстрируют высокую способность поглощать воду, гибкость, биосовместимость и потенциал для различных функциональных модификаций. Эти характеристики позволяют их применение в различных областях, включая биомедицинскую инженерию, очистку окружающей среды, упаковку и сенсорные технологии. Благодаря своим экологически чистым характеристикам и высокому содержанию воды целлюлозные гидрогели могут обеспечивать среду, аналогичную среде биологических систем. Поэтому целлюлозные гидрогели имеют значительные перспективы в биомедицинских приложениях, таких как тканевая инженерия, системы доставки лекарств и раневые повязки. Кроме того, целлюлозные гидрогели демонстрируют чувствительное поведение по отношению к внешним стимулам, таким как температура, влажность и pH, что делает их особенно подходящими для приложений интеллектуальной упаковки. Интеллектуальная упаковка направлена на мониторинг свежести и безопасности пищевых продуктов с помощью реакций на изменения окружающей среды, и чувствительные свойства целлюлозных гидрогелей хорошо согласуются с этими целями. Эта статья направлена на обзор методов получения и свойств целлюлозных гидрогелей и анализ их потенциала и ограничений в различных областях применения, особенно фокусируясь на интеллектуальной упаковке. Представляя последние тенденции исследований, это исследование подчеркивает роль целлюлозных гидрогелей и их экологически чистых характеристик в новых приложениях, предлагая понимание перспектив будущего развития.

2. Целлюлоза

Целлюлоза, которая является самым распространенным природным полимером, представляет собой линейный гомополисахарид, состоящий из единиц D-глюкозы, связанных β-1,4-гликозидными связями. Целлюлоза может быть извлечена из растений и некоторых видов бактерий и широко используется в целлюлозно-бумажной промышленности, а также в других областях благодаря своим многочисленным преимуществам, включая биоразлагаемость, отличную биосовместимость, нетоксичность и высокую термическую и химическую стабильность. Обычно древесная целлюлоза использовалась в качестве основного сырья для извлечения целлюлозы. Однако недавние исследования все больше фокусируются на альтернативных источниках, таких как переработанная целлюлоза, недревесная биомасса, включая морские водоросли и травянистые растения, и сельскохозяйственные побочные продукты, такие как кукурузные лузги и рисовая шелуха. Эти источники продемонстрировали потенциал для извлечения целлюлозы и последующей химической модификации для различных применений. Структурно целлюлоза представляет собой гомополимер, состоящий из β-1,4-связанных D-глюкопиранозных единиц. β-Гликозидная связь индуцирует поворот на 180° между соседними мономерами глюкозы, что приводит к повторяющимся дисахаридным единицам, известным как целлобиоза, каждая из которых имеет длину ~1,3 нм. Концы целлюлозных цепей химически различны: один конец является восстанавливающим концом, обладающим полуацетальной формой D-глюкопиранозы, тогда как другой конец имеет невосстанавливающую концевую группу, участвующую в гликозидной связи. Каждая глюкозная единица содержит три гидроксильные группы в положениях C2, C3 и C6, которые проявляют типичную реакционную способность первичных и вторичных спиртов, облегчая различные химические модификации. Эти свободные гидроксильные группы позволяют вводить различные функциональные возможности посредством химической модификации.

3. Активация целлюлозы

Доступность целлюлозы — это мера степени, с которой ферменты, химические реагенты или другие агенты взаимодействуют с поверхностной или внутренней структурой молекул целлюлозы. Доступность в первую очередь определяется молекулярной организацией и поверхностными характеристиками целлюлозы. Для повышения доступности часто необходимо использование физико-химических обработок, которые нарушают или модифицируют кристаллические области и изменяют размер частиц. Как показано на рис. 1, обширная сеть водородных связей внутри целлюлозы значительно препятствует реакционной способности целлюлозы, служа основным барьером для химической или ферментативной модификации. Чтобы преодолеть это ограничение, используются процессы активации для введения реакционноспособных функциональных групп в целлюлозу или нарушения структуры водородных связей. Эти модификации облегчают синтез различных производных целлюлозы и растворение целлюлозы в растворителях для последующего получения гидрогеля.

https://cdn.apub.kr/journalsite/sites/ktappi/2025-057-03/N0460570301/images/ktappi_2025_573_5_F1.jpg

Рис. 1.Водородные связи целлюлозы (a: внутримолекулярные связи, b: межмолекулярные связи, c: кристаллические и аморфные области) 

3.1 Система растворения целлюлозы

Для получения гидрогелей с использованием системы растворения необходимы подходящий растворитель, способный растворять целлюлозу, и подходящий противорастворитель для индуцирования гелеобразования. Выбор системы растворения существенно влияет на свойства получаемого гидрогеля. Полное растворение целлюлозы повышает вероятность образования стабильной и однородной сетчатой структуры во время гелеобразования. Текущие основные системы растворения целлюлозы включают NaOH/мочевину, N-метилморфолин-N-оксид (NMMO), ионные жидкости (ИЖ), которые сохраняют жидкое состояние в широком диапазоне температур и проявляют такие свойства, как нетоксичность, негорючесть и высокая ионная проводимость, и глубокие эвтектические растворители (ГЭР), которые представляют собой смеси двух или более компонентов, образующих эвтектику, температура плавления которой ниже, чем у отдельных компонентов.После добавления противорастворителя к раствору целлюлозы целлюлоза подвергается переосаждению или агрегации, образуя сшитую сетчатую структуру и, в конечном итоге, гидрогель. Противорастворитель и целлюлоза конкурируют за взаимодействие с растворителем, индуцируя отделение целлюлозы от раствора. Для систем целлюлозы, растворенных в ИЖ, обычно используемые противорастворители включают воду, этанол и ацетон. Макроскопические свойства целлюлозных гидрогелей зависят от таких факторов, как растворитель, противорастворитель, концентрация целлюлозы и коллоидная среда.

3.2 Производные целлюлозы

Производные целлюлозы в основном синтезируются посредством химической модификации растворяющейся целлюлозы, которая характеризуется однородным распределением молекулярной массы и содержанием α-целлюлозы >90%, что приводит к высокой химической реакционной способности. Репрезентативные методы получения производных целлюлозы включают этерификацию, эстерификацию и окисление, которые дают производные, обладающие разнообразными физическими свойствами. Простые эфиры целлюлозы, такие как метилцеллюлоза, карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ) и гидроксиэтилцеллюлоза (ГЭЦ), растворимы в воде и обладают регулируемой вязкостью. Сложные эфиры целлюлозы, включая ацетат целлюлозы и нитроцеллюлозу, выгодны для улучшения растворимости в растворителях и механической прочности. Кроме того, тетраметилпиперидин-1-оксил (ТЕМПО)-окисленная целлюлоза, которая вводит поверхностные заряды, может применяться в таких областях, как биоматериалы и упаковка. Как показано на рис. 2, производные целлюлозы могут быть химически модифицированы путем прививки различными функциональными группами. Методы дериватизации, такие как этерификация, эстерификация и окисление, повышают реакционную способность целлюлозы, облегчая получение гидрогелей. Этерификация вводит простые эфирные группы в целлюлозные цепи, улучшая растворимость и гибкость получаемого материала. Селективное окисление целлюлозы вводит функциональные группы, такие как альдегиды и карбоксилы. В частности, ТЕМПО-опосредованное окисление превращает первичные гидроксильные группы в карбоксильные группы, повышая гидрофильность и ионочувствительное поведение получаемых гидрогелей.

https://cdn.apub.kr/journalsite/sites/ktappi/2025-057-03/N0460570301/images/ktappi_2025_573_5_F2.jpg

Рис. 2.Классификация производных целлюлозы; a: процедуры химического превращения целлюлозы в ее производные, b: химическая структура производных целлюлозы 

4. Методы получения и свойства материалов на основе целлюлозы

В отличие от других полимеров, целлюлоза не может быть легко использована в ее нативной форме из-за ее обильных гидроксильных групп. Целлюлоза должна быть подвергнута различным физико-химическим модификациям для формирования целлюлозных гидрогелей. Целлюлозные гидрогели представляют собой трехмерные (3D) гидрофильные полимерные сети, сформированные посредством сшивания. Различные стратегии сшивания были разработаны для получения целлюлозных гидрогелей, и свойства получаемых материалов значительно различаются в зависимости от метода сшивания.

4.1 Методы получения и характеристики макрогелей на основе целлюлозы

Гидрогели — это физически или химически сшитые 3D гидрофильные полимерные сети, способные поглощать большие количества воды или биологических жидкостей, что приводит к набуханию. Эти сети состоят из отдельных полимеров или сополимеров и проявляют нерастворимость из-за химических (например, точек связывания и соединений) или физических (например, переплетений или кристаллических доменов) сшивок. Гидрогели набухают в присутствии растворителя из-за их термодинамических взаимодействий с водой. Процесс сшивания необходим для регулирования физико-химических свойств целлюлозных гидрогелей. Методы сшивания целлюлозных гидрогелей можно широко классифицировать на физическое и химическое сшивание. Физическое сшивание включает образование сшивок посредством физических взаимодействий. Метод циклов замораживания-оттаивания способствует образованию водородных связей и кристаллизации между целлюлозными цепями, индуцируя физическое сшивание и производя гидрогели, обладающие отличной механической прочностью. Кроме того, включение многовалентных катионов (например, Ca2+ и Al3+) может индуцировать ионное сшивание в производных целлюлозы, таких как альгинат или КМЦ, позволяя регулировать механические свойства и чувствительность получаемых гидрогелей. Например, прививка целлюлозы поли (N-изопропилакриламидом) придает получаемому материалу термочувствительность, тогда как прививка полиакриловой кислотой вводит pH-чувствительность.27) Более того, используя врожденную способность целлюлозы к образованию водородных связей, самоорганизующиеся гидрогели могут быть сформированы в мягких условиях, и эти гидрогели часто демонстрируют обратимое набухание и обезвоживание в ответ на внешние стимулы. Кроме того, целлюлозные наноматериалы могут быть включены в гидрогели для повышения механической прочности, структурной целостности и термической стабильности. Гидрогели, армированные целлюлозными наноматериалами, образуют микропористые сети, которые улучшают удержание воды и транспортные свойства материала. Кроме того, включение наночастиц, таких как кремнезем, в целлюлозу улучшает механические характеристики, делая сформированные материалы подходящими для таких применений, как заживление ран. Химическое сшивание образует 3D сетчатые структуры посредством ковалентных связей между полимерными цепями. Методы химического сшивания включают добавление сшивающих агентов, способных образовывать ковалентные связи с целлюлозой, таких как эпихлоргидрин (ЭХГ), диизоцианаты, альдегиды и акриловая кислота. Кроме того, были разработаны стратегии двойного сшивания, которые объединяют как физическое, так и химическое сшивание, для оптимизации механических свойств гидрогелей. Химически или двойно сшитые гидрогели предлагают превосходную структурную стабильность и мультифункциональность по сравнению с гидрогелями, имеющими исключительно физические сшивки; однако они представляют такие проблемы, как потенциальная токсичность сшивающих агентов и высокие производственные затраты.

4.2 Свойства и методы получения микрогелей на основе целлюлозы

Микрогели — это мягкие, набухаемые коллоидные материалы, сформированные из сшитых полимеров посредством ковалентных связей или других сильных взаимодействий, и характеризуются микроразмерными частицами геля, содержащими внутреннюю гелеобразную сетчатую структуру. В частности, это частичные гелевые материалы, и их часто называют гидрогелевыми частицами, наногелями, микросферами или микрогранулами. Эти микрогели состоят из сшитых полимерных сетей, и степень их набухания определяется свойствами растворителя и плотностью сшивки. Благодаря вышеупомянутым уникальным характеристикам микрогели служат универсальными платформенными материалами в таких областях, как пищевая промышленность, биотехнологии, наука об окружающей среде и энергетика, функционируя как стабилизаторы эмульсий, системы доставки, строительные блоки для культивирования клеток и тканевой инженерии, каталитические платформы, сенсоры и очистительные системы. В принципе, все гелеобразующие материалы могут быть превращены в частицы микрогеля; однако большинство изученных на сегодняшний день систем состоят из синтетических или природных полимеров. Микрогели могут быть получены посредством контролируемого роста полимерных сетей, что известно как подход «снизу вверх», или путем разрушения объемных гидрогелей на мелкие частицы, что называется методом «сверху вниз». Получение микрогелей на основе целлюлозы требует комбинации предварительной обработки целлюлозного материала и передовых методов производства.

4.2.1 Получение микрогелей на основе целлюлозы методом «снизу вверх»

Микрогели на основе целлюлозы обычно изготавливаются с помощью таких методов, как растворение и регенерация целлюлозы, самоорганизация наноцеллюлозы и комбинация целлюлозных наноматериалов с другими полимерами. Метод растворения и регенерации требует подходящего растворителя, который растворяет целлюлозу, и антирастворителя, который индуцирует гелеобразование. В настоящее время основными растворителями, используемыми для растворения целлюлозы, являются водные системы растворителей щелочь/мочевина, NMMO, ИЖ и ГЭР.  После добавления антирастворителя с контрастными свойствами, такого как вода, этанол и ацетон, раствор целлюлозы подвергается регенерации, образуя сшитую сеть и осаждая или коагулируя целлюлозу. Физико-химические свойства регенерированных целлюлозных микрогелей в основном зависят от растворителя, антирастворителя, концентрации целлюлозы и условий физической агрегации. Эмульгирование является одним из наиболее широко используемых подходов для изготовления микрогелей. Эмульсия — это термодинамически нестабильная коллоидная система, в которой капли одной фазы (в диапазоне от ~10 нм до 100 мкм) диспергированы внутри другой непрерывной фазы. В методе, основанном на эмульсионном шаблоне, предварительно приготовленная эмульсия вода-в-масле служит шаблоном для гелеобразования. 

Первый шаг этого метода включает образование эмульсий масло-вода. В этом методе во время процессов высокосдвигового смешивания, таких как гомогенизация под высоким давлением и коллоидное измельчение, водные капли диспергируются и адсорбируются на поверхности масляных капель благодаря своим поверхностно-активным свойствам. Эта адсорбция снижает межфазное натяжение и стабилизирует масляные капли посредством электростатических механизмов. После гелеобразования микрогели обычно отделяются от масляной фазы с помощью центрифугирования или фильтрации. На размер изготовленных микрогелей влияют такие факторы, как вязкость масла, интенсивность перемешивания, соотношение масла и воды и свойства поверхностно-активного вещества. Поверхностно-активные вещества обычно используются в качестве стабилизаторов, которые снижают поверхностное натяжение и предотвращают такие явления, как коагуляция капель, агрегация и оствальдовское созревание. Как правило, амфифильные органические соединения служат вышеупомянутым целям, диффундируя в водную фазу и адсорбируясь на межфазных границах для придания коллоидной стабильности. Когда вместо молекулярных поверхностно-активных веществ используются твердые частицы, полученные эмульсии известны как эмульсии Пикеринга или Рамсдена. Стабилизация Пикеринга достигается твердыми частицами, адсорбированными на межфазной границе, такими как кристаллы жира, крахмал, хитиновые наноматериалы и целлюлозные наночастицы. Цай и др. приготовили микрогели, используя целлюлозные нановолокна для стабилизации эмульсии Пикеринга, содержащей эфирное масло лимона, достигнув отличной межфазной смачиваемости и антибактериальной активности. Они сконструировали целлюлозные наноматериалы в качестве эмульгаторов-стабилизаторов, чтобы успешно наделить микрогели целевыми характеристиками. Обычные методы эмульгирования, такие как гомогенизация с высоким сдвигом, ультразвуковое эмульгирование и высокоскоростное смешивание, достигают образования эмульсии посредством физической дисперсии масляной и водной фаз. Хотя они демонстрируют простоту эксплуатации, эти методы имеют ограничения в точном контроле размера и распределения капель и требуют много энергии. И наоборот, микрофлюидные методы обеспечивают превосходный контроль над поведением жидкости, позволяя формировать монодисперсные капли посредством точного манипулирования межфазным натяжением и сдвиговыми усилиями в микроканалах. Микрофлюидные методы обеспечивают точный контроль размера и распределения капель посредством регулировки скоростей потока, объемных соотношений масла и воды, а также типов и концентраций эмульгаторов, минимизируя нестабильность и обеспечивая изготовление микрогелей в небольших реакционных объемах с высокой автоматизацией и точностью.

4.2.2 Получение микрогелей на основе целлюлозы методом «сверху вниз»

Микрогели могут быть получены посредством механической дезинтеграции макрогелей на частицы, обладающие микроразмерными размерами. Размер частиц получаемых микрогелей можно контролировать, регулируя скорость сдвига механического устройства. Ли и др. применили высокое сдвиговое усилие к химически сшитым регенерированным целлюлозным макрогелям для приготовления целлюлозных микрогидрогелей с узким распределением частиц по размерам и четко определенными микроструктурами. Эти микрогели могли быть равномерно диспергированы в воде и образовывать взаимопроникающие сети с полимеризованным полиакриламидом. Микроструктура микрогелей может быть точно настроена путем контроля плотности сшивки, что приводит к улучшенным механическим свойствам. Чжан и др. сформировали макрогели путем смешивания КМЦ со сшивающим агентом и впоследствии разрушили эти макрогели посредством физического сдвига для изготовления композитов лизоцим-микрогель. Кроме того, наноцеллюлоза может использоваться в качестве добавки при приготовлении композитных макрогелей. Лу и др. продемонстрировали изготовление противомикробных гидрогелевых микрочастиц (микрогелей) ТОЦНФ/низин посредством механического сдвига целлюлозных макрогелей. Гидрогель ТОЦНФ/низин был структурирован посредством электростатических взаимодействий между пептидом низином и ТЕМПО-окисленными целлюлозными нановолокнами, полученными из сахарного тростника, и был применен в качестве покрытия для противомикробной бумажной упаковки. Хотя этот подход «сверху вниз» проще, чем стратегии «снизу вверх», он требует значительного времени и энергии. Более того, контроль размера частиц в этом методе сложен, что часто приводит к образованию полидисперсных микрогелей.

5. Применения целлюлозных гидрогелей

Целлюлозные гидрогели обладают нетоксичностью, биоразлагаемостью и отличной биосовместимостью, а также легко регулируемыми микроструктурами и пористостью. Благодаря этим благоприятным характеристикам были проведены обширные исследования для изучения применения целлюлозных гидрогелей в качестве носителей активных веществ, стабилизаторов эмульсий, интеллектуальных чувствительных материалов и т.д. Такие исследования изучают потенциал целлюлозных гидрогелей в различных областях, таких как биомедицинские материалы, интеллектуальные материалы и пищевая наука.

5.1 Биомедицинские применения

Из-за растущих проблем, связанных с экологическими проблемами, и растущего спроса на экологически чистые материалы применение целлюлозы в качестве биомедицинского материала привлекло значительное внимание. Целлюлоза демонстрирует отличную биосовместимость, благоприятные физические и механические свойства и долгосрочную физиологическую стабильность. Следовательно, целлюлозные гидрогели стали очень перспективными материалами в области биоматериалов, особенно для применений в доставке лекарств, тканевой инженерии и заживлении ран. Благодаря своим внутренним свойствам, таким как биосовместимость и биоразлагаемость, целлюлоза считается идеальным кандидатом для получения гидрогелей. Введение различных функциональных групп в производные целлюлозы может повысить реакционную способность этих материалов и облегчить их разнообразные модификации, расширяя их применимость во многих областях. В последнее время целлюлозные гидрогели привлекают все больше внимания в биомедицинском секторе, особенно в доставке лекарств, заживлении ран и тканевой инженерии, благодаря их отличной биосовместимости, биоразлагаемости и химической стабильности.

Обычные повязки, используемые для заживления ран, ограничены слабой биоактивностью и низкой функциональностью, что приводит к плохим терапевтическим результатам и длительному времени заживления. В этом контексте Чжан и др. разработали гибридную гидрогелевую матрицу, состоящую из целлюлозных нановолокон и поли(винилового спирта) (ПВС), и включили в нее куркумин и наночастицы Ag. Этот гидрогель демонстрировал высокую механическую прочность, свойства самовосстановления и противомикробную активность против Staphylococcus aureus и Escherichia coli, в дополнение к антиоксидантной способности и поведению устойчивого высвобождения лекарства, что делает его эффективным для лечения хронических ран. Чон и др.58) разработали гидрогель на основе желатина/окисленной КМЦ, загруженный фукоиданом, экстрагированным из Undaria pinnatifida, для заживления ран. Благодаря своему модулированному высвобождению лекарства этот гидрогель эффективно способствовал реэпителизации и отложению коллагена, ускоряя восстановление ран. Раневые повязки на основе пены, которые были разработаны путем диспергирования газов в полимерных материалах, предлагают преимущество эффективного поглощения раневого экссудата благодаря своей пористой структуре. Следовательно, продолжаются исследования по замене пеновых повязок на нефтяной основе альтернативами на основе целлюлозного гидрогеля. Орхан и др.59) изготовили гидрогелевую повязку путем вспенивания смеси КМЦ, ПВС и наночастиц оксида церия с последующим сшиванием с раствором тетрабората натрия и процессом замораживания-оттаивания. Сформированный гидрогель демонстрировал противомикробную активность, отличное набухание и эффективное высвобождение лекарства. Несмотря на их биосовместимость, биоматериалы на основе целлюлозы, используемые в раневых повязках или доставке лекарств, должны соответствовать строгим нормативным требованиям. Неблагоприятные эффекты, такие как модуляция функции иммунных клеток и снижение лизосомальной стабильности, а также долгосрочное поведение при деградации имеют решающее значение для клинического одобрения регулирующими органами.

5.2 Применения в упаковке

Из-за растущих экологических проблем, связанных с загрязнением пластиком, разработка устойчивых упаковочных материалов привлекла растущее внимание исследователей. Ключевыми требованиями к таким материалам являются возможность повторного использования, возможность вторичной переработки и биоразлагаемость после утилизации, что минимизирует их экологическое воздействие. С этой точки зрения целлюлоза является очень перспективным материалом для применения в устойчивой упаковке. Однако ее практическому применению препятствуют определенные ограничения, такие как низкое относительное удлинение при разрыве и гидрофильность, которые приводят к худшим барьерным свойствам по отношению к влаге, кислороду и микроорганизмам по сравнению с обычными пластиками. Как показано на рис. 3, целлюлозные гидрогели демонстрируют потенциал в качестве эффективных упаковочных материалов благодаря своей долговечности, биоразлагаемости и механической прочности. Со и др. разработали прозрачную пленку, обладающую отличными механическими свойствами, состоящую из поливинилпирролидона и КМЦ, которая могла биоразлагаться в течение 8 недель. Этот упаковочный материал на основе гидрогеля был подходящим для упаковки чувствительных к влаге овощей и фруктов. Эбраними и др. продемонстрировали, что пленки КМЦ, содержащие наночастицы Ag, ZnO и CuO, могут эффективно ингибировать рост Escherichia coli и Staphylococcus aureus, причем наночастицы Ag демонстрировали самую высокую антибактериальную активность.

https://cdn.apub.kr/journalsite/sites/ktappi/2025-057-03/N0460570301/images/ktappi_2025_573_5_F3.jpg

Рис. 3.Применение гидрогелей в пищевой упаковке 

  Гидрогелевые пленки, изготовленные с использованием целлюлозных микрогелей, демонстрируют высокую механическую вязкость и позволяют интегрировать различные функциональные микрогели для создания индивидуальных функциональных матриц. Например, композитная гидрогелевая пленка была приготовлена путем встраивания микрогелей, полученных посредством сшивания из диальдегидной наноцеллюлозы и танина, в желатиновую сеть. Полученный композит, который был сформирован посредством связей основания Шиффа, водородных связей между наноцеллюлозой и желатином, а также взаимодействий между танином и желатином, демонстрировал отличные механические свойства, способность блокировать ультрафиолетовое излучение и антиоксидантную способность. Лю и др. разработали метод производства экологически чистого биоразлагаемого упаковочного материала для сохранения охлажденного филе тиляпии. Композитная микрогелевая пленка, обладающая противомикробными и биоразлагаемыми свойствами, была приготовлена путем сшивания матрицы, содержащей целлюлозу и хитозан. Полученная пленка демонстрировала повышенную прочность на разрыв и относительное удлинение при разрыве из-за образования сшитой структуры и сильных водородных связей внутри микрогеля. Более того, она демонстрировала барьерные свойства против влаги и антибактериальную эффективность, следовательно, продлевая срок хранения охлажденной тиляпии. Цай и др. использовали наноцеллюлозные микрогели в качестве стабилизаторов при эмульгировании эфирного масла лимона для приготовления эмульсий Пикеринга. Прозрачная и гибкая пленка была изготовлена посредством химической связи с полиэтиленимином и наноцеллюлозами, которая демонстрировала отличную межфазную смачиваемость и противомикробные свойства.

5.3 Применения в области окружающей среды

Целлюлозные гидрогели имеют значительный потенциал для эффективной адсорбции тяжелых металлов, красителей и органических загрязнителей из сточных вод. Их способность реагировать на экологические стимулы, такие как pH и температура, обеспечивает контролируемую адсорбцию и десорбцию загрязнителей, что делает их многоразовыми и эффективными материалами. Более того, присущая целлюлозным гидрогелям пористая структура увеличивает их площадь контакта с загрязнителями, улучшая эффективность очистки. Аль-Хазми и др. разработали гидрогелевые гранулы путем сшивания хитозана и КМЦ с ЭХГ и включения металлоорганического каркаса на основе церия в матрицу. Как показано на рис. 4, эти гидрогели в форме гранул демонстрировали высокую эффективность в удалении ионов Ni2+ из водных сред и сохраняли отличную эффективность удаления даже после шести циклов повторного использования. Йи и др. синтезировали гидрогель посредством радикальной полимеризации с использованием целлюлозы, акриловой кислоты и акриламида, который селективно адсорбирует катионы тяжелых металлов, такие как Pb2+, Cd2+ и Cu2+, в многоионных водных средах. Ванг и др. приготовили гидрогель путем объединения целлюлозных нановолокон с полиакриловой кислотой и введения производных дансилхлорида, обладающих флуоресцентными свойствами. Хелационные взаимодействия между группами дансилхлорида и ионами металлов обеспечивали эффективную адсорбцию и удаление Cu2+ и Cr6+ из воды. Модифицированные целлюлозные гидрогели, обладающие гидрофобными или олеофильными характеристиками, являются биоразлагаемыми и могут селективно поглощать масла и органические растворители из воды, предлагая устойчивый метод для очистки разливов нефти. Настройка поверхностных свойств пористой структуры этих гидрогелей обеспечивает эффективное разделение масла и воды. Лю и др. изготовили супергидрофильный гидрогель с использованием ПВС и целлюлозных нанокристаллов (ЦНК). Введение ЦНК в сеть ПВС предотвращало коллапс внутренних микропористых структур во время адсорбции и ингибировало проникновение масла, что приводило к эффективному разделению масла и воды. Чжао и др. разработали гидрофобный гель путем диспергирования электропряденых целлюлозных волокон в воде, индуцирования ковалентных связей и последующей силанизации для усиления гидрофобности волокнистой матрицы. Полученный гидрогель, характеризующийся 3D микропористой структурой, продемонстрировал способность поглощать различные масла и органические растворители.

https://cdn.apub.kr/journalsite/sites/ktappi/2025-057-03/N0460570301/images/ktappi_2025_573_5_F4.jpg

Рис. 4. Целлюлозные гидрогели для удаления ионов тяжелых металлов из водных сред 

5.4 Сенсорные применения

Интеграция сенсорных элементов в целлюлозные гидрогели позволяет обнаруживать изменения параметров окружающей среды, таких как pH, температура и специфические загрязнители. Когда влажность окружающей среды повышается, гидрогель поглощает влагу и набухает, изменяя свою внутреннюю структуру. Это набухание вызывает изменения проводимости и емкости, позволяя ему функционировать как датчик влажности. При механическом напряжении (например, растяжении или сжатии) молекулярные цепи внутри целлюлозного гидрогеля скользят и перестраиваются, что приводит к изменениям его формы и проводимости. Зоу и др. разработали высокочувствительный гидрогель, способный обнаруживать движения человека в экстремальных условиях (–80°C), посредством полимеризации мономеров акриламида вокруг стабилизированных целлюлозными нановолокнами капель жидкого металла и последующего включения восстановленного оксида графена и дополнительного сшивания с глицерином (рис. 5). Чжан и др. разработали интеллектуальный проводящий гидрогель на основе целлюлозы и MXene. 
Сформированный гидрогель был способен обнаруживать различные сигналы деформации, генерируемые активностью человека. Кроме того, гидрогелевые волокна с ядро-оболочковой структурой были изготовлены с использованием КМЦ-альгината и антоцианов черники, и они демонстрировали отчетливые колориметрические реакции в различных условиях pH. Это исследование продемонстрировало потенциал для разработки экологически чистых и возобновляемых волоконных колориметрических датчиков. Такие датчики на основе целлюлозного гидрогеля могут предоставлять данные в реальном времени для мониторинга качества воздуха и воды, способствуя усилиям по защите окружающей среды. В целлюлозных гидрогелевых датчиках целлюлоза способствует гибкости благодаря своей волокнистой сетчатой структуре и действует как эффективная дисперсионная матрица для проводящих наполнителей, таких как графен или MXenes.

https://cdn.apub.kr/journalsite/sites/ktappi/2025-057-03/N0460570301/images/ktappi_2025_573_5_F5.jpg

Рис. 5. Высокостабильный и совместимый с кожей гибкий датчик деформации на основе гидрогеля для мониторинга активности человека. Обнаружение (a) деформации пальца при разных углах сгибания, (b) сгибания запястья в разных направлениях, (c) сокращений и расслаблений трехглавой мышцы, а также (d) нахмуривания и (e) глотания 

5.5 Сельскохозяйственные применения

Как показано на рис. 6, целлюлозные гидрогели, используемые в сельскохозяйственном секторе, могут поглощать и постепенно высвобождать воду в ответ на высыхание почвы, регулируя влажность и пористость почвы. Это способствует устойчивому использованию воды и повышает урожайность сельскохозяйственных культур. Цинь и др. продемонстрировали, что когда целлюлозные гидрогели, обладающие высокой способностью удерживать воду, добавлялись в качестве почвенных кондиционеров, они оказывали положительное влияние на улучшение почвы и способствовали прорастанию и росту семян пшеницы и салата, устойчиво увеличивая сельскохозяйственную продуктивность. Аналогично, Ли и др. сообщили, что когда гидрогели, синтезированные из КМЦ, наносились на почву, они улучшали способность удерживать воду и поддерживали рост сельскохозяйственных культур, что может быть использовано для разработки экологически чистых удобрений. В настоящее время большинство покрытий удобрений основаны на нефтехимических материалах; однако биоразлагаемая целлюлоза или производные целлюлозы могут быть использованы для производства экологически безопасных удобрений без загрязнения почвы. Кассем и др. покрыли частицы моноаммонийфосфатного удобрения КМЦ и ГЭЦ, достигнув улучшенного удержания воды в почве и увеличенного времени высвобождения фосфора и азота. Ахмад и др. извлекли целлюлозу из бумажных отходов и синтезировали гидрогели на основе целлюлозы с использованием ЭХГ и КМЦ в качестве сшивающего и гелеобразующего агентов соответственно. При нанесении на почву пористая целлюлозная гидрогелевая композиция была эффективна в регулировании влажности почвы и характеристик высвобождения мочевины.

https://cdn.apub.kr/journalsite/sites/ktappi/2025-057-03/N0460570301/images/ktappi_2025_573_5_F6.jpg

Рис. 6.Влияние целлюлозных гидрогелей на свойства почвы и высвобождение мочевины 

6. Заключение

Целлюлоза привлекла значительное внимание в качестве устойчивого материала благодаря своей распространенности, биоразлагаемости и отличным механическим и химическим свойствам. В частности, гидрогели на основе целлюлозы являются экологически чистыми и обладают высокой способностью удерживать воду, а также регулируемыми физическими и химическими характеристиками, что делает их подходящими для широкого спектра применений. В этом обзоре обсуждаются различные применения целлюлозных гидрогелей в таких областях, как упаковка, биомедицинская инженерия, очистка окружающей среды, сенсоры и электронные материалы. В упаковке целлюлозные гидрогели играют критическую роль в поддержании свежести и качества пищевых продуктов и фармацевтических продуктов. В области биомедицины они демонстрируют многообещающие применения в тканевой инженерии, системах доставки лекарств и заживлении ран. Для очистки окружающей среды целлюлозные гидрогели применяются в технологиях адсорбции загрязнителей и очистки воды. Кроме того, активно изучается применение целлюлозных гидрогелей в качестве сенсоров и электронных материалов, что повышает их ценность как материалов следующего поколения. Однако остается несколько проблем в максимизации промышленного использования целлюлозных гидрогелей. Во-первых, важно создание эффективных и экономически выгодных крупномасштабных производственных процессов. Во-вторых, крайне важна разработка технологий индивидуализированной функционализации, адаптированных к конкретным требованиям применения. В-третьих, требуются дальнейшие исследования для повышения механической прочности и долговечности целлюлозных гидрогелей при сохранении биоразлагаемости и экологической безопасности. Благодаря своему значительному потенциалу в качестве устойчивых материалов, ожидается, что целлюлозные гидрогели внесут значительный вклад в создание экологически чистого общества в будущем посредством постоянного технологического развития и коммерциализации.

Ссылки:

- Халил, Х. А., Давудпур, Ю., Ислам, М. Н., Мустафа, А., Судеш, К., Дунгани, Р., и Джаваид, М., Производство и модификация нанофибриллированной целлюлозы с использованием различных механических процессов: обзор, Carbohydr. Polym. 99:649-665 (2014).10.1016/j.carbpol.2013.08.06924274556

- Наварра, М. А., Даль Боско, К., Серра Морено, Дж., Витуччи, Ф. М., Паолоне, А., и Панеро, С., Синтез и характеристика целлюлозных гидрогелей для использования в качестве гелевых электролитов, Membranes 5:810-823 (2015).10.3390/membranes504081026633528PMC4704013

- Мун, Р. Дж., Мартини, А., Нэрн, Дж., Симонсен, Дж., и Янгблад, Дж., Обзор наноматериалов из целлюлозы: структура, свойства и нанокомпозиты, Chem. Soc. Rev. 40:3941-3994 (2011).10.1039/c0cs00108b21566801

- Эрфан, Х. С., Хенгамех, О., Цзяньфэн, Х., Лестер, Дж., Геонзон, К., Роммель, Г., Бакабак, Йеннеке Кляйн-Нуленд, Седдики, Х., Олиаи, Э., Джин, Дж., Кляйн-Нуленд, Дж., Хонаркар, Х., и Геонзон, Л. К., Бакабак, Р. Г., Целлюлоза и ее производные: к биомедицинским применениям, Cellulose 28:1893-1931 (2021).10.1007/s10570-020-03674-w
Ли, Т., О, Ю., Гвон, Дж., Хван, К., Пак, Дж., и Со, Дж. Влияние свойств древесной целлюлозы на эффективность карбоксиметилирования, J. of Korea TAPPI 54:85-93 (2022).10.7584/JKTAPPI.2022.08.54.4.85

- Джоши, Г., Наитхани, С., Варшней, В. К., Бишт, С. С., Рана, В., и Гупта, П. К., Синтез и характеристика карбоксиметилцеллюлозы из офисной макулатуры: более экологичный подход к управлению отходами, Waste Manage. 38:33-40 (2015).10.1016/j.wasman.2014.11.01525543195
Сингх, Р. К. и Сингх, А. К., Оптимизация условий реакции для приготовления карбоксиметилцеллюлозы из кукурузных початков - сельскохозяйственных отходов, Waste Biomass Valorization 4:129-137 (2013).10.1007/s12649-012-9123-9

- Мондал, М. И. Х., Ясмин, М. С., и Рахман, М. С., Приготовление карбоксиметилцеллюлозы пищевого качества из кукурузных лузг - агроотходов, Int. J. Biol. Macromol. 79:144-150 (2015).10.1016/j.ijbiomac.2015.04.06125936282

- Адинуграха, М. П., Марсено, Д. В., и Харьяди, Синтез и характеристика натрийкарбоксиметилцеллюлозы из псевдостебля банана Кавендиш (Musa cavendishii LAMBERT), Carbohydr. Polym. 62:164-169 (2005).10.1016/j.carbpol.2005.07.019

- Мондал, М. И. Х., Ясмин, М. С., Рахман, М. С., и Сайид, М. А., Синтез и характеристика высокочистых карбоксиметилцеллюлоз пищевого качества из разных частей кукурузных отходов, В книге Cellulose and Cellulose Derivatives: Synthesis, Modification and Applications, Мондал, М. И. Х. (ред.), Nova Science Publisher, Нью-Йорк, США, стр. 227-241 (2015)

- Яшар, Ф., Тогрул, Х., и Арслан, Н., Реологические свойства целлюлозы и карбоксиметилцеллюлозы из апельсиновой кожуры, J. Food Eng. 81:187-199 (2007).10.1016/j.jfoodeng.2006.10.022

- Дай, Х. и Хуан, Х., Улучшенные набухающие и чувствительные свойства суперабсорбирующего гидрогеля карбоксиметилцеллюлоза из ананасной кожуры-g-поли(акриловая кислота-co-акриламид) путем введения карклазита, J. Agric. Food Chem. 65:565-574 (2017).10.1021/acs.jafc.6b0489928049294

- Насименто, Д. М., Нунес, Ю. Л., Фигейредо, М. К. Б., Де Азередо, Х. М. К., Аоуада, Ф. А., Фейтоза, Дж. П. А., Роза, М. Ф., и Дюфрен, А., Нанокомпозитные гидрогели из наноцеллюлозы: технологические и экологические проблемы, Green Chem. 20:2428-2448 (2018).10.1039/C8GC00205C

- Пуддакди, Н. и Тхаммавичай, В., Влияние индекса кристалличности целлюлозы на изгибные свойства гибрид-целлюлозных эпоксидных композитов, J. Met., Mater. Miner. 34(3):1902 (2024).10.55713/jmmm.v34i3.1902

- Ян, Ф., Хэ, В., Ли, Х., Чжан, Х., и Фэн, Ю., Роль кислотной обработки в сочетании с использованием мочевины в формировании целлюлозного гидрогеля, Carbohydr. Polym. 223:115059 (2019).10.1016/j.carbpol.2019.11505931426985

- Бэк, С. и Пак, С., Высокопористые однородные по размеру амидоксим-функционализированные целлюлозные гранулы, приготовленные с помощью микрофлюидики с N-метилморфолин N-оксидом, Cellulose 28:5401-5419 (2021).10.1007/s10570-021-03872-0

- Чжу, М., Гун, Д., Цзи, З., Янг, Дж., Ванг, М., Ванг, З., Тао, С., Ванг, Х., и Сюй, М., Целлюлозо-армированный композитный гидрогель поли(ионных жидкостей) для терапии инфицированных ран и надежной биоэлектроники реального времени, Chem. Eng. J. 476:146816 (2023).10.1016/j.cej.2023.146816

- Ванг, Х., Ли, Дж., Ю, Х., Ян, Г., Тан, Х., Сунь, Ю., Цзэн, Х., и Линь, Л., Нанокристаллический целлюлозный гидрогель на основе глубокого эвтектического растворителя холин хлорида в качестве носимого датчика деформации для движений человека, Carbohydr. Polym. 255:117443 (2021).10.1016/j.carbpol.2020.11744333436232

- Ванг, Х., Ли, Дж., Ю, Х., Чжао, Х., Цзэн, Х., Сюй, Ф., Тан, Х., Сунь, Ю., и Лу, Л., Простое изготовление супергидрофильной сетки с покрытием из целлюлозного гидрогеля с использованием глубокого эвтектического растворителя для эффективного гравитационного разделения масла и воды, Cellulose 28:949-960 (2021).10.1007/s10570-020-03578-9

- Сонг, М., Фам, Т. П. Т., и Юн, Ю., Покрытие целлюлозой из ионной жидкости хитозановых гидрогелевых гранул и их применение в качестве носителей лекарств, Sci. Rep. 10:13905 (2020).10.1038/s41598-020-70900-732807914PMC7431572

- Сюй, М., Хуан, К., Ванг, Х., и Сунь, Р., Сверхпрочные целлюлозные/графеновые композитные гидрогели, приготовленные из ионных жидкостей, Ind. Crops Prod. 70:56-63 (2015).10.1016/j.indcrop.2015.03.004

- Кунду, Р., Махада, П., Чхиранг, Б., и Дас, Б., Целлюлозные гидрогели: зеленые и устойчивые мягкие биоматериалы, Curr. Res. Green Sustainable Chem. 5:100252 (2022).10.1016/j.crgsc.2021.100252

- Пеппас, Н. А., Бурес, П., Леобандунг, В., и Ичикава, Х., Гидрогели в фармацевтических составах, Eur. J. Pharm. Biopharm. 50:27-46 (2000).10.1016/S0939-6411(00)00090-410840191

- Пеппас, Н. А. и Микос, А. Г., Методы получения и структура гидрогелей, В книге Hydrogels in Medicine and Pharmacy, Пеппас, Н. А. (ред.), CRC Press, Бока-Ратон, США, стр. 1-26 (2019).10.1201/9780429285097-130740237

- Лю, П., Чэнь, Х., Ванг, К., Цуй, Х., Чэнь, Х., Бай, Л., Ванг, В., Вэй, К., Янг, Х., и Янг, Л., Гибкие датчики на основе гидрогеля с антифризными свойствами и самовосстановлением, содержащие функциональные целлюлозные нанокристаллы, Chem. Eng. J. 506:159854 (2025).10.1016/j.cej.2025.159854

- Чжан, Ю., Ши, Ю., и Гонг, Дж., Альгинатные гидрогелевые волокна со структурой ядро/оболочка с покрытием из карбоксиметилцеллюлозы для pH-чувствительного колориметрического датчика, J. Text. Inst. 1-9 (2025).10.1080/00405000.2024.2448919

- Чжан, Ю. и Ванг, Ю., Создание трехмерных аэрогелей из электропряденых целлюлозных волокон в качестве высокоэффективных и многоразовых поглотителей масла, Sep. Purif. Technol. 353:128604 (2025).10.1016/j.seppur.2024.128604

- Бунмахиттисуд, А., Накадзима, Л., Нгуен, К. Д., и Кобаяши, Т., Композитный эффект наночастиц кремнезема на механические свойства целлюлозных гидрогелей, полученных из шелухи хлопковых семян, J. Appl. Polym. Sci. 134:1-12 (2017).10.1002/app.44557

- Тянь, В., Рен, П., Хоу, Х., Фань, Б., Ванг, Ю., Ву, Т., Ванг, Дж., Чжао, З., и Цзинь, Ю., N-легированный дырчатый графен/пористый углерод/целлюлозные нановолокна электрод и гидрогелевый электролит для низкотемпературных гибридных суперконденсаторов на основе ионов цинка, Small 21:e2411657 (2025).10.1002/smll.20241165739887537

- Го, Ю., Ванг, М., Чжан, Ю., Чжао, З., и Ли, Дж., Передовой гидрогелевый материал для лечения колоректального рака, Drug Delivery 32:2446552 (2025).10.1080/10717544.2024.2446552PMC11703513

- Клостер, М., Маркович, Н. Э., и Мосевичски, М. А., Микрокристаллическая целлюлоза, модифицирующая аэрогели хитозана для улучшения адсорбции красителя Конго красный, Colloids Surf., A, Physicochem. Eng. Aspects 707:135823 (2025).10.1016/j.colsurfa.2024.135823

- Ху, Х., Ванг, Ю., Го, Ю., Чжоу, Г., Лю, С., и Ли, Дж., Пьезоэлектрический гидрогель с двойной сеткой из титаната висмута натрия, усиленный микрофибриллированной целлюлозой/поли(акриловой кислотой), для автономного, гибкого и прочного датчика деформации, ACS Appl. Polym. Mater. 7:1805-1817 (2025).10.1021/acsapm.4c03601

- Йе, Д., Чанг, К., и Чжан, Л., Высокопрочные и вязкие целлюлозные гидрогели, химически двойно сшитые с использованием низко- и высокомолекулярных сшивающих агентов, Biomacromolecules 20:1989-1995 (2019).10.1021/acs.biomac.9b0020430908016

- Вэй, П., Ю, Х., Фанг, Ю., Ванг, Л., Чжан, Х., Чжу, К., и Цай, Дж., Прочные и вязкие целлюлозные гидрогели посредством отжига раствора и двойного сшивания, Small 19:2301204 (2023).10.1002/smll.20230120436967542

- Дикинсон, Э., Микрогели - Альтернативный коллоидный ингредиент для стабилизации пищевых эмульсий, Trends Food Sci. Technol. 43:178-188 (2015).10.1016/j.tifs.2015.02.006

- Ян, Ю., Ша, Л., Чжао, Х., Го, З., Ву, М., и Лу, П., Недавние достижения в области целлюлозных микрогелей: Получение и функционализированные применения, Adv. Colloid Interface Sci. 311:102815 (2023).10.1016/j.cis.2022.10281536427465

- Ванг, Х., Ю, Х,. Тан, Х., Сунь, Ю., Цзэн, Х., и Линь, Л., Самовосстанавливающийся, растворимый в воде и растяжимый целлюлозный гидрогель для датчика деформации, Cellulose 29:1-14 (2022).10.1007/s10570-021-04321-8

- Мюррей, Б. С., Микрогели на границах раздела жидкость-жидкость для продуктов питания и напитков, Adv. Colloid Interface Sci. 271:101990 (2019).10.1016/j

- Ю, Дж., Сяо, Дж., Ванг, Ю., Чжан, Т. К., Ли, Дж., Хэ, Г., и Юань, С., N, P со-легированный углеродный аэрогель на основе целлюлозы: Двухфункциональный пористый материал для улавливания CO2 и суперконденсатора, Sep. Purif. Technol. 359:130569 (2024).10.1016/j.seppur.2024.130569

- Мартинес-Рико, О, Вильяр, Л., Сас, О. Г., Домингес, А., и Гонсалес, Б., Обесцвечивание устойчивого хлопка посредством обратимого набухания целлюлозных волокон с водными растворами N-метилморфолин-N-оксида, Environ. Technol. Innovation 37:103940 (2025).10.1016/j.eti.2024.103940

- Салас, Р., Вилья, Р., Веласко, Ф., Сирухано, Ф. Г., Ньето, С., Мартин, Н., Гарсия-Вердуго, Э., Дюпон, Ж., и Лосано, П., Ионные жидкости в полимерных технологиях, Green Chem. 27:1620-1651 (2025).10.1039/D4GC05445H

- Ли, К., Чэнь, Х., Ванг, Ю., Сунь, Б., Юань, З., и Лю, Ю., Регенерированный целлюлозный микрогель: Многообещающий армирующий агент и гелеобразователь для мягкого вещества, ACS Appl. Polym. Mater. 3:4101-4108 (2021).10.1021/acsapm.1c00588

- Торрес, О., Мюррей, Б., и Саркар, А., Частицы эмульсионного микрогеля: Новая стратегия инкапсуляции для липофильных молекул, Trends Food Sci. Technol. 55:98-108 (2016).10.1016/j.tifs.2016.07.006

- Наварро Арребола, И., Бийон, Л., и Агирре, Г., Самоорганизация микрогелей на границе раздела жидкость/жидкость в качестве стабилизаторов эмульсии: Прошлое, настоящее и будущее, Adv. Colloid Interface Sci. 287:102333 (2021).10.1016/j.cis.2020.102333

- Шмитт, В., Дестрибатс, М., и Баков, Р., Коллоидные частицы как стабилизаторы жидкой дисперсии: Эмульсии Пикеринга и материалы из них, Comptes Rendus. Physique 15:761-774 (2014).10.1016/j.crhy.2014.09.010

- Ду, Л. и Мэн, З., Создание безповерхностно-активных двойных эмульсионных гелей Пикеринга с различными структурами в качестве низкокалорийных аналогов жира: Регулируемое оральное восприятие, ингибирование переваривания липидов и потенциал для совместной доставки ликопина и эпигаллокатехина галлата, Food Chem. 463:141378 (2025).10.1016/j.foodchem.2024.141378

- Рамос, Г. В. С., Рамирес-Лопес, С., Пиньо, С. К. Д., Дитчфилд, К., и Мораес, И. К. Ф., Эмульсии Пикеринга на основе крахмала для инкапсуляции биоактивных соединений: Производство, свойства и применения, Processes 13:342 (2025).10.3390/pr13020342

- Цзи, К., Ванг, Ю., Ма, А. В. К., Лян, Ю., и Ло, Ю., Физико-химическая и реологическая характеристика растительных белков, пектина и хитиновых нановолокон для разработки высоковнутренних фазовых эмульсий Пикеринга в качестве потенциальных заменителей жира, Food Chem. 472:142975 (2025).10.1016/j.foodchem.2025.142975

- Цай, Ф., Дуань, З., Юй, Д., Сонг, З., и Лу, П., Улучшение активности противомикробной упаковки с помощью эмульсии Пикеринга эфирного масла лимона, стабилизированной наноцеллюлозными микрогелевыми частицами, Food Packag. Shelf Life 47:101439 (2025).10.1016/j.fpsl.2025.101439

- Ни, К., Йе, К., Чэнь, Дж., Чжо, Дж., и Сяо, Дж., Влияние полисахаридного стабилизатора и полиглицеринполирицинолеата на стабильность двойных эмульсий Пикеринга с помощью микрофлюидной технологии, Food Hydrocolloids 163:111046 (2025).10.1016/j.foodhyd.2025.111046

- Роммель, Д., Хессель, Б., Петшишек, П., Морк, М., Юнг, О., Эмондтс, М., Норкин, Н., Доолар, И. К., Киттель, Ю., Яздани, Г. А., Омидиния-анарколи, А., Швайцерхоф, С., Ким, К., Моурран, А., Мёллер, М., Гук, Дж., и Де Лапорт, Л., Термически ассистированная микрофлюидика для производства химически эквивалентных микрогелей с регулируемой морфологией сети, Angew. Chem., Int. Ed. 64:e202411772 (2025).10.1002/anie.202411772

- Чжан, Б., Сунь, Б., Ли, Х., Юй, Ю., Тянь, Ю., Сюй, С., и Цзинь, З., Синтез чувствительных к pH и ионной силе микрогелей и их взаимодействия с лизоцимом, Int. J. Biol. Macromol. 79:392-397 (2015).10.1016/j.ijbiomac.2015.05.011

- Лу, П., Чжао, Х., Чжэн, Л., Дуань, Ю., Ву, М., Юй, Х., и Ян, Ю., Микрогелевые частицы наноцеллюлоза/низин в качестве устойчивых противомикробных покрытий для бумажной упаковки, ACS Appl. Polym. Mater. 4:2664-2673 (2022).10.1021/acsapm.2c00001

- Шэнь, Х., Шамшина, Дж. Л., Бертон, П., Гурау, Г., и Роджерс, Р. Д., Гидрогели на основе целлюлозы и хитина: Изготовление, свойства и применения, Green Chem. 18:53-75 (2016).10.1039/C5GC02396C

- Тан, Ю., Фанг, З., и Ли, Х., Изучение применений и методов приготовления целлюлозных гидрогелей: Всесторонний обзор, Gels 10:365 (2024).10.3390/gels10060365

- Кабир, С. М. Ф., Сикдар, П. П., Хаке, Б., Бхуйян, М. А. Р., и Али, А., Ислам, М. Н., Гидрогелевые материалы на основе целлюлозы: Химия, свойства и их перспективные применения, Prog. Biomater. 7:153-174 (2018).10.1007/s40204-018-0095-0

- Чжан, С., Гатси, Б., Яо, Х., Цзинь, Ю., и Амхал, Х., Армированный целлюлозными нановолокнами противомикробный и антиоксидантный мультифункциональный гидрогель с самовосстановлением, адгезией для улучшенного заживления ран, Carbohydr. Polym. 352:123189 (2025).10.1016/j.carbpol.2024.123189

- Чон, Дж., Пак, Д., Ким, С., Кан, Х. В., Ли, Б., Ким, Х., Ким, Ю., Линь, Н. В., и Юнг, В., Ранозаживляющий эффект гидрогеля желатина/окисленной карбоксиметилцеллюлозы, загруженного фукоиданом, Int. J. Biol. Macromol. 286:138254 (2025).10.1016/j.ijbiomac.2024.138254

- Орхан, Б., Карадениз, Д., Калайджиоглу, З., Кайгусуз, Х., Торлак, Э., и Эрим, Ф. Б., Пенный антибактериальный гидрогель, состоящий из карбоксиметилцеллюлозы/поливинилового спирта/наночастиц оксида церия, для потенциальной раневой повязки, Int. J. Biol. Macromol. 291:138924 (2025).10.1016/j.ijbiomac.2024.138924

- Со, М., Со, М., Чой, С., Шин, К., Ли, Дж. Б., Янг, Д., и Ким, Дж. В., Многослойные целлюлозные нановолокна, имитирующие фруктовую кожуру, желатиновые гидрогелевые микрокапсулы для микроупаковки биоактивных ингредиентов, Carbohydr. Polym. 229:115559 (2020).10.1016/j.carbpol.2019.115559

- Эбрахими, Ю., Пейгамбардуст, С. Дж., Пейгамбардуст, С. Х., и Каркай, С. З., Разработка антибактериальных нанобиокомпозитных пленок на основе карбоксиметилцеллюлозы, содержащих различные металлические наночастицы, для применений в пищевой упаковке, J. Food Sci. 84:2537-2548 (2019).10.1111/1750-3841.14744

- Ли, К., Чжоу, Х., Чжу, Л., Сюй, З., Тан, П., Ванг, Х., Чэнь, Г., и Чжоу, Х., Прочные гибридные гидрогели, армированные микрогелями, зависящие от размера и модуля микрогелей, Soft Matter 17:1566-1573 (2021).10.1039/D0SM01703E

- Ли, М., Го, Л., Му, Ю., Хуан, Х., Цзинь, Л., Сюй, К., и Ванг, Ю., Желатиновые пленки, армированные танин-наноцеллюлозным микрогелем, с улучшенными механическими и барьерными свойствами для устойчивой активной пищевой упаковки, Food Hydrocolloids 149:109642 (2024).10.1016/j.foodhyd.2023.109642

- Лю, Х., Ванг, Х., Ляо, В., Сунь, Т., Фэн, А., Сунь, Х., Чжао, Ю., Янг, В., и Темплонуево, Р. М. С., Получение и свойства бактериальных целлюлозных/хитозановых микрогелевых пленок, загруженных ε-полилизином, и их применение при сохранении тиляпии, Food Packag. Shelf Life 47:101433 (2025).10.1016/j.fpsl.2025.101433

- Цай, Ф., Дуань, З., Юй, Д., Сонг, З., и Лу, П., Улучшение активности противомикробной упаковки с помощью эмульсии Пикеринга эфирного масла лимона, стабилизированной наноцеллюлозными микрогелевыми частицами, Food Packag. Shelf Life 47:101439 (2025).10.1016/j.fpsl.2025.101439

- Хуан, К. и Ванг, Ю., Недавние применения регенерированных целлюлозных пленок и гидрогелей в пищевой упаковке, Curr. Opin. Food Sci. 43:7-17 (2022).10.1016/j.cofs.2021.09.003

- Аль-Хазми, Г. А. А. М., Эльсаед, Н. Х., Альнавмаси, Дж. С., Аломари, К. Б., Алесса, А. Х., Альшареф, С. А., и Эль-Биндари, А. А., Удаление Ni(II) из сточных вод с использованием металлоорганических каркасов и активированных водорослей, инкапсулированных в хитозан/карбоксиметилцеллюлозные гидрогелевые гранулы: Изотерма адсорбции, кинетика и оптимизация с помощью дизайна Бокса-Бенкена, Int. J. Biol. Macromol. 299:140019 (2025).10.1016/j.ijbiomac.2025.140019

- Йи, К., Ню, Х., Суй, Л., Чжу, Дж., Тянь, Ю., Ню, К., Чэнь, З., Вэй, Х., и Хуан, Д., Недорогой биокомпозитный гидрогель на основе целлюлозы со сшитыми структурами для эффективного захвата ионов тяжелых металлов, Sep. Purif. Technol. 358:130213 (2025).10.1016/j.seppur.2024.130213

- Ванг, Х., Ло, С., Ло, Дж., Лю, Л., Ху, Л., Ли, З, Цзян, Л., и Цинь, Х., Флуоресцентные гидрогели из целлюлозных нанофибрилл для чувствительного обнаружения и эффективной адсорбции Cu2+ и Cr6+, Carbohydr. Polym. 347:122748 (2025).10.1016/j.carbpol.2024.122748

- Лю, З., Ли, Р., Хоу, Ю., Го, Дж., Ли, Х., Ли, К., и Лю, К., Прочная гидрогелевая губка на основе ПВС с включенными целлюлозными усами в 3D взаимосвязанные каналы для эффективного разделения масла и воды, Carbohydr. Polym. 352:123251 (2025).10.1016/j.carbpol.2025.123251

- Чжао, Д., Чжу, Ю., Чэн, В., Чэм, В., Ву, Ю., и Юй, Х., Гибкие функциональные материалы на основе целлюлозы для emerging интеллектуальной электроники, Adv. Mater. 30:2000619 (2021).10.1002/adma.202000619

- Зоу, Ю., Ляо, З., Чжан, Р., Сонг, С., Янг, Ю., Се, Д., Лю, Х., Вэй, Л., Лю, Ю., и Сонг, Ю., Целлюлозные нановолокна/жидкометаллические гидрогели с высоким пределом прочности на разрыв, экологической адаптируемостью и электромагнитным экранированием для мониторинга температуры и датчиков деформации, Carbohydr. Polym. 348:122788 (2025).10.1016/j.carbpol.2024.122788

- Чжан, Х., Сунь, Х., Чжан, Дж., и Ванг, З., Высокочувствительный и стабильный гибкий датчик деформации на основе двойной сетчатой гидрогеля MXene/бактериальная целлюлоза для мониторинга активности человека, J. Appl. Polym. Sci. 142:e56468 (2024).10.1002/app.56468

- Бай, Ю., Би, С., Ванг, В., Дин, Н., Лу, Ю., и Цзян, М., Биосовместимый, растяжимый и сжимаемый гидрогель целлюлоза/MXene для датчика деформации и электромагнитного экранирования, Soft Mater. 20(4):444-454 (2022).10.1080/1539445X.2022.2081580

- Цинь, К., Абдалкарим, С. Ю. Х., Чжоу, Ю., Юй, Х., и Хэ, Х., Целлюлозные гидрогели с ультравысоким удержанием воды в качестве почвенных добавок для раннего прорастания семян в суровых условиях, J. Clean. Prod. 370:133602 (2022).10.1016/j.jclepro.2022.133602

- Ли, Дж. И., Ли, Д. Ю., Ким, Д. Х., О, Ю., Хван, К., Со, Дж., Ким, Х., и Ли, Т., Влияние гидрогелей, приготовленных с использованием карбоксиметилцеллюлозы, на удержание воды в почве, J. of Korea TAPPI 55:83-91 (2023).10.7584/JKTAPPI.2023.2.55.1.83

- Кассем, И., Аблу, Э., Эль Буштауи, Ф., Кассаб, З., Ханнах, Х., Сехаки, Х., и Эль Ашаби, М., Биоразлагаемый полностью целлюлозный композитный гидрогель в качестве экологически чистого и эффективного материала покрытия для удобрения МАФ с медленным высвобождением, Prog. Org. Coat. 162:106575 (2021).10.1016/j.porgcoat.2021.106575

- Ахмад, Д. Ф. Б. А., Васлы, М. Э., Тан, К. С. Ю., Муса, З., и Чин, С., Экологичные гидрогели на основе целлюлозы, полученные из макулатуры, в качестве удобрения с контролируемым высвобождением, Chem. Biol. Technol. Agric. 10:36 (2023).10.1186/s40538-023-00407-6