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该综述系统总结了基于纤维素的低共熔凝胶（eutectogels）在柔性电子与离子传感领域的材料设计策略，为开发高稳定性、可自修复的生物基软导体提供了明确的分子工程路径，对柔性电子与可穿戴传感器的实验设计具有直接指导意义。

 

文献概述

本文《Deep eutectic solvent-induced nanostructuring of cellulose gels: Review of mechanisms, properties, and applications》，发表于《Bioactive Materials》杂志，系统探讨了深共熔溶剂（DESs）在纤维素凝胶纳米结构构建中的作用机制、功能特性及其在柔性电子、能源存储和生物医学中的应用潜力。文章回顾了DESs如何打破纤维素的氢键网络，实现温和条件下的溶解与功能化，并进一步形成兼具高离子电导率、机械强度和环境稳定性的euthectogels。进一步分析了动态共价键、超分子组装和可切换结构等分子设计策略对凝胶性能的调控作用。

背景知识

1. 传统水凝胶（CHGs）虽具有高离子电导率和生物相容性，但其高含水量导致易蒸发、冻结，长期稳定性差，严重制约了在可穿戴设备中的应用，尤其是在非生理环境下的柔性电子系统。2. 当前用于替代水的离子液体（ILs）虽具备低挥发性与宽电化学窗口，但其高成本、高毒性及难降解性限制了规模化应用，阻碍了离子导体材料的可持续发展。3. 本研究的切入点在于利用深共熔溶剂（DESs）——一种廉价、低毒、可再生的绿色离子介质——与天然高分子纤维素结合，构建新型euthectogels。这类材料不仅继承了ILs的热/电化学稳定性，还通过氢键受体（HBA）和氢键供体（HBD）与纤维素的协同作用，实现自增强网络结构。通过精确调控DES组分与纤维素衍生物的相互作用，可实现抗冻、抗干、自修复和高离子迁移率的多功能集成，为解决软离子导体的环境稳定性与可持续性双重挑战提供了新路径。

 

开发基于纤维素或生物材料的柔性电子器件与可穿戴传感器，需稳定可靠的动物模型进行生物相容性与长期植入安全性评估。赛业生物提供全基因组人源化小鼠模型（如HUGO-GT®）与免疫系统人源化小鼠，可用于评估新型生物材料在模拟人体环境中的免疫反应与组织相容性，支持从材料筛选到临床前验证的全流程研究。

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研究方法与核心实验

作者通过系统综述近年来关于纤维素基euthectogels的研究，整合了多种实验体系的设计逻辑。重点分析了不同类型的DESs（如ChCl/urea、ChCl/oxalic acid）对纤维素纳米晶（CNCs）和纤维素纳米纤维（CNFs）的提取与功能化机制。通过FTIR、XRD、TEM等表征手段，验证了DES组分对纤维素氢键网络的破坏作用及表面羧基化修饰。进一步结合流变学、DSC、电化学阻抗谱等技术，阐明了凝胶网络的形成动力学、热稳定性与离子电导率之间的构效关系。作者还归纳了多种加工技术如DIW（直接墨写）和DLP（数字光处理）在构建三维结构euthectogels中的应用，展示了其在复杂器件集成中的潜力。

关键结论与观点

• DESs可通过破坏纤维素的分子内/间氢键实现温和溶解，同时引入功能性基团（如-COOH），为构建多功能凝胶网络提供双重作用。这一机制为后续凝胶设计提供了分子级调控策略。
• 纤维素与DES的强氢键相互作用可形成分级组装结构，显著提升euthectogels的机械韧性与离子电导率。该发现指导未来柔性传感器设计应注重超分子网络的有序化构建。
• 通过动态共价键（如可逆酯化）或非共价相互作用（如金属配位），可赋予euthectogels自修复能力。这为开发长效可穿戴设备提供了关键材料基础。
• ChCl/urea等DES体系在室温下呈液态，且成本低、生物相容性好，适合大规模制备。这对推动纤维素基电子材料的产业化具有重要意义。
• 将euthectogels集成于应变传感器中，可实现对人体运动的高灵敏度检测，其抗冻性能确保在低温环境下仍保持功能。这为极端环境下的健康监测提供了新方案。
• 在超级电容器和锌离子电池中，euthectogels作为固态电解质展现出高电化学稳定性与宽电压窗口。这表明其在柔性储能设备中具有广阔应用前景。

研究意义与展望

该研究为设计下一代可持续软电子材料提供了系统性框架。从科研视角看，它强调了从分子层面调控聚合物-溶剂相互作用的重要性，为开发新型生物基离子导体开辟了道路。在药物开发领域，此类材料可用于构建智能响应型药物释放系统；在临床监测中，其优异的机械适应性与长期稳定性使其成为电子皮肤和可穿戴生理传感器的理想候选。此外，该体系的可降解性与低毒性特征，为未来实现环境友好型电子废弃物管理提供了可能。

 

为研究纤维素基凝胶在体内降解行为或炎症反应机制，需构建特定基因修饰的疾病模型。赛业生物提供多种自身免疫疾病模型（如类风湿性关节炎、系统性红斑狼疮）与代谢疾病模型（如糖尿病），结合病理分析与生理生化检测服务，可系统评估新材料在病理状态下的生物响应，助力医疗器械的临床转化研究。

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结语

从实验室到临床转化，纤维素基euthectogels代表了软离子导体材料从“功能优先”向“可持续+功能并重”的范式转变。其基于天然高分子与绿色溶剂的分子设计，不仅解决了传统水凝胶易失水、离子液体毒性高的痛点，更通过纳米结构调控实现了机械、电学与环境稳定性的协同优化。这一材料平台在可穿戴健康监测、柔性能源存储和生物集成电子中展现出巨大潜力。未来，结合精准的纤维素化学修饰与先进制造技术，有望实现个性化医疗设备的按需打印与部署。尤其在老年护理、慢性病远程监控等场景下，这类稳定、安全、低成本的柔性传感器将构成智慧医疗基础设施的重要组成部分，推动从“治疗为主”向“预防+监测”模式的转型，成为未来数字健康生态的基石之一。

 

Andreea Laura Chibac-Scutaru, Gabriela Biliuta, Raluca Ioana Baron, and Sergiu Coseri. Deep eutectic solvent-induced nanostructuring of cellulose gels: Review of mechanisms, properties, and applications. Bioactive Materials.