一、研究背景

近年来，追求可持续发展目标（SDGs）和利用天然化合物替代石油基材料受到了广泛关注。这种关注强调了这些问题作为新兴技术进步领域的关键调查领域的重要性。

琼脂糖是一种天然聚合物，在高温下可溶于水，随后冷却后发生凝胶化。凝胶现象被认为是由于弱的分子间氢键，再加热可以解离这些键，使结构在溶液中恢复成盘绕状态，尽管这还有待证实。另一方面，琼脂糖的使用导致了各种形状材料的发展，如水凝胶和纤维通过壳聚糖，海绵形状，和微胶囊。研究人员经常看到琼脂糖主要用于电泳技术和细胞培养基质，因为它在室温下具有很强的分子内氢键。这些材料已广泛应用于各个领域，包括组织工程、药物输送系统、生物传感器等，但其独特的性能限制了其通用性。创建精细结构，特别是在纳米材料中，仍然具有挑战性和未被充分探索，尽管通过氢键有效地在系统范围内固化，并且目前还没有证实纯琼脂糖的纳米技术实例。通过水合作用抑制强氢键，可以利用其生物相容性和环境适应性，为创新应用设计创造性琼脂糖材料。虽然有许多生物质可以利用高分子材料，但由于琼脂糖的特殊性质，如果琼脂糖的纳米结构被创造出来，它将对高分子材料产生强烈的影响。

静电纺丝包括对聚合物溶液施加正高压，在液滴内引起静电排斥，然后将溶液喷洒到通常带负电荷的收集器上。确定最佳条件对于获得理想的纤维形态至关重要此外，据报道，珠状物的出现会改变纤维结构的物理性质珠粒的形成可以通过低表面张力、高溶液浓度和聚合物分子量来控制，但会产生直径更大的纤维通过湿度控制珠的形成已被证明，导致生产的纤维直径减小，无珠纳米纤维在增加表面积方面具有优势，产生的表面积相当于微尺度纤维的数千倍。这使得分子和颗粒可以穿透非织造布有效接触。电纺丝已被报道使用多种材料，包括石油衍生聚合物、葡聚糖、纤维素、和海藻酸盐然而，琼脂糖静电纺丝的例子非常有限。

关于琼脂糖的静电纺丝，已有羧化琼脂糖和乙酰化琼脂糖以及琼脂糖与壳聚糖、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、海藻酸盐、和凝乳蛋白的混合溶液的报道然而，据我们所知，目前还没有使用纯琼脂糖进行静电纺丝的成功案例。用湿纺丝法制备了直径约为120µm的琼脂糖纤维材料因此可以推断，这些纤维仍处于发展的早期阶段，因为它们尚未渗透到纳米材料的领域。

在这项研究中，我们旨在通过静电纺丝获得纳米级琼脂糖纤维。为此，我们应用了溶剂探索、添加剂使用、温度和针长变化等条件来控制分子间氢键的相互作用（图1）。

图1.本研究中琼脂糖纳米纤维的静电纺丝及其薄片制备示意图。

二、摘要

以六氟异丙醇/水（92.5/7.5,v/v）为溶剂，采用静电纺丝法制备了直径为68±33 nm的琼脂糖纳米纤维。结果表明，氢键的控制是制备纳米琼脂糖材料的重要环节。

三、结论

总之，我们开发了一种通过静电纺丝设备制备琼脂糖纳米纤维的方法。该纤维的直径为68±33 nm，比先前报道的细得多。在制备过程中，氢键控制以及低沸点溶剂的使用可能是重要的。这种新型琼脂糖纤维由于其天然来源的表面积大，有望在各种应用中找到用途。

图2.a) 5 wt% HFIP，b) 4 wt%水/HFIP （7.5/92.5, v/v）在5000倍倍率下和c) 30 000倍倍率下制备的静电纺丝琼脂糖的FE-SEM图像。d) 4 wt%水/HFIP （7.5/92.5, v/v）中制备的纤维直径分布。

图3.a)琼脂糖纳米纤维片的照片。b)琼脂糖纳米纤维和粉末的FT-IR光谱。琼脂糖纳米纤维的激光显微镜图像c)真空干燥后和d)在高湿条件下。