武科大網訊 近日，我校核磁共振與分子科學交叉研究院/化學與化工學院教授段博、鄭安民團隊與北京理工大學合作展開研究，在《Advanced Functional Materials》發表了題為“Competing Self-Assembly to Access Helical Chitin Nanofibers for Advanced Chitinous Materials”的重要研究成果（DOI: 10.1002/adfm.202503547）。該研究創新性提出“競爭自組裝”策略，首次通過精準調控甲殼素分子鏈的化學特性，成功制備出具有螺旋結構的再生甲殼素納米纖維。這一成果不僅攻克了結晶性高分子納米尺度可控組裝的難題，更為開發高性能環保材料、3D生物打印等前沿應用提供了全新解決方案。論文通訊作者為段博、鄭安民和陳攀教授，我校為論文第一完成單位。

結晶性高分子（如甲殼素、聚苯胺、芳綸等）因其優異的機械強度、結構功能性和穩定性，在生物醫學、能源材料等領域展現出巨大潛力。然而，這些材料分子間作用力極強，導致其溶解性和熔融加工性能較差，難以通過傳統方法實現納米尺度可控組裝。目前，制備此類納米材料主要依賴“自上而下”的剝離方法，但該方法受限于原料的聚集態結構，難以實現結構設計的靈活性和產品質量的一致性。相比之下，“自下而上”的分子自組裝策略雖能徹底打破原有聚集結構，為構建層級有序的納米結構提供豐富設計空間，卻因分子間強相互作用導致自組裝過程過快，難以精確調控。

針對上述挑戰，研究團隊提出“競爭自組裝”概念——通過均相體系中的可控脫乙酰化處理，精細調節甲殼素分子鏈的非共價鍵相互作用。巧妙利用甲殼素與殼聚糖晶體結構的差異，在脫乙酰度（DD值）為26%-37%時，誘導分子鏈同時競爭形成兩種晶體結構：α-甲殼素與水合殼聚糖。這種動態平衡有效削弱了甲殼素分子鏈間的相互作用，既抑制了過度聚集導致的宏觀沉淀，又將自組裝過程限制在納米尺度，成功實現了甲殼素納米纖維聚集態結構的精準調控。尤為重要的是，整個制備過程僅需堿性水溶劑溶解、陳化和透析過程，綠色高效且適合大規模生產，顛覆了傳統納米纖維制備依賴復雜設備或高能耗工藝的局限。

由再生甲殼素納米纖維構建的薄膜材料展現優異力學性能，在柔性電子、環保包裝領域潛力巨大。不僅如此，基于納米纖維的3D打印墨水可實現復雜結構的精準成型，為組織工程、再生醫學提供新工具。未來有望拓展至能源儲存、智能傳感、仿生材料等領域，助推材料科學從“微觀設計”向“宏觀性能”的跨越式發展。

原文鏈接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202503547