Progrés de la investigació i perspectives de cel·lulosa funcional

La investigació sobre cel·lulosa funcional ha avançat significativament en els darrers anys, impulsada per la creixent demanda de materials sostenibles i renovables a diverses indústries. La cel·lulosa funcional es refereix a derivats de cel·lulosa o cel·lulosa modificada amb propietats i funcionalitats a mida més enllà de la seva forma nativa. A continuació, es mostren alguns avenços i perspectives de la cel·lulosa funcional:

1. Aplicacions biomèdiques: derivats funcionals de cel·lulosa, com ara carboximetil cel·lulosa (CMC), hidroxipropil cel·lulosa (HPC) i nanocristalls de cel·lulosa (CNCs), s’estan explorant per a diverses aplicacions biomèdiques. Aquests inclouen sistemes de lliurament de fàrmacs, apòsits de ferides, bastides d’enginyeria de teixits i biosensors. La biocompatibilitat, la biodegradabilitat i les propietats ajustables de la cel·lulosa la converteixen en un candidat atractiu per a aquestes aplicacions.
2. Materials basats en nanocel·lulosa: nanocellulosa, inclosos nanocristalls de cel·lulosa (CNCs) i nanofibrils de cel·lulosa (CNFs), ha obtingut un interès important a causa de les seves propietats mecàniques excepcionals, la proporció elevada d’aspecte i la gran superfície. La investigació es centra en l’ús de la nanocel·lulosa com a reforç en materials compostos, pel·lícules, membranes i aerogels per a aplicacions en envasos, filtració, electrònica i materials estructurals.
3. Materials intel·ligents i sensibles: la funcionalització de la cel·lulosa amb polímers o molècules sensibles als estímuls permet el desenvolupament de materials intel·ligents que responen a estímuls externs com el pH, la temperatura, la humitat o la llum. Aquests materials troben aplicacions en els sistemes de lliurament, detecció, acció i alliberament de medicaments.
4. Modificació de la superfície: s’estan explorant tècniques de modificació de superfície per adaptar les propietats superficials de la cel·lulosa per a aplicacions específiques. L’empelt de superfície, la modificació química i el recobriment amb molècules funcionals permeten la introducció de funcionalitats desitjades com la hidrofobicitat, les propietats antimicrobianes o l’adhesió.
5. Additius i càrregues verdes: els derivats de cel·lulosa s’utilitzen cada cop més com a additius i càrregues verdes en diverses indústries per substituir materials sintètics i no renovables. En els compostos de polímer, els farcits basats en cel·lulosa milloren les propietats mecàniques, redueixen el pes i milloren la sostenibilitat. També s’utilitzen com a modificadors de reologia, espessidors i estabilitzadors en pintures, recobriments, adhesius i productes d’atenció personal.
6. Remediació ambiental: s'estan investigant materials funcionals de cel·lulosa per a aplicacions de reparació ambiental, com ara la purificació d'aigua, l'adsorció contaminant i la neteja de vessament de petroli. Els adsorbents i les membranes basades en cel·lulosa mostren una promesa per eliminar metalls pesants, colorants i contaminants orgànics de fonts d’aigua contaminades.
7. Emmagatzematge i conversió d’energia: s’explora materials derivats de la cel·lulosa per a aplicacions d’emmagatzematge d’energia i conversió, inclosos supercapacitors, bateries i piles de combustible. Elèctrodes, separadors i electròlits basats en nanocel·lulosa ofereixen avantatges com ara superfície alta, porositat ajustable i sostenibilitat ambiental.
8. Fabricació digital i additiva: els materials funcionals de cel·lulosa s’utilitzen en tècniques de fabricació digital i additiva, com ara impressió 3D i impressió de tinta. Els bioinks basats en cel·lulosa i els materials imprimibles permeten la fabricació d’estructures complexes i dispositius funcionals amb aplicacions biomèdiques, electròniques i mecàniques.

La investigació sobre la cel·lulosa funcional continua avançant, impulsada per la cerca de materials sostenibles, biocompatibles i multifuncionals en diversos camps. Es preveu que la col·laboració continuada entre acadèmies, indústria i agències governamentals accelerin el desenvolupament i la comercialització de productes i tecnologies innovadores basades en cel·lulosa en els propers anys.