Surface Chemical Modification of Cellulose Nanocrystals and Its Application in Biomaterials

Cellulose nanocrystals (CNCs) have been widely applied in biomaterials and show great biocompatibility and mechanical strength. In this review, the chemical reactions applied in CNC surface modification and their application in CNC based biomaterials are introduced. Furthermore, the conjugation of different functional molecules and nanostructures to the surface of CNCs are discussed, with focus on the binding modes, reaction conditions, and reaction mechanisms. With this introduction, we hope to provide a clear view of the strategies for surface modification of CNCs and their application in biomaterials, thus providing an overall picture of promising CNC-based biomaterials and their production.     

纳米材料在食品重金属离子快速检测中的应用研究进展

纳米材料因具有比表面积大、良好稳定性、特殊的结构、易于修饰、良好的生物相容性等优点,已被广泛应用于食品中重金属离子检测领域。文章重点综述了碳纳米管、石墨烯、碳量子点、金属有机骨架、纳米酶等纳米材料在食品中重金属离子检测方面的研究与应用现状,并展望了纳米材料在食品中重金属离子检测领域面临的挑战和应用前景。     

基于纳米材料的电化学适配体传感器在食品重金属检测中的研究进展

重金属是食品和环境中的一类剧毒污染物,易引起食源性疾病,对人体造成不可逆损伤。传统的检测方法耗时长、成本高,因此迫切需要开发食品中重金属的快速检测技术。基于纳米材料的电化学适配体传感器具有快速、高灵敏度、特异性强等优点,在重金属快速检测领域具有广阔的应用前景。本文总结了金属纳米材料（如金纳米粒子）、金属氧化物（Fe₃O₄纳米颗粒）、碳纳米材料（如碳纳米管、石墨烯）等材料的性质,并对基于纳米材料的电化学适配体传感器在重金属（主要是Pb2+、Hg2+、As3+、Cd2+）检测中的应用进行了综述,以期为重金属检测相关研究提供参考和启发。     

银纳米簇介导的荧光传感器在重金属离子检测中的应用

重金属离子作为一类环境污染物，常存在于空气、土壤和水体中，由于其易在生物体内富集、难以降解，严重威胁了人类健康，因而成为环境污染和食品安全等领域的重要检测指标。目前，用于检测重金属离子的方法主要有电感耦合等离子体质谱法、原子吸收光谱法等，然而这些方法需要复杂的仪器设备、较长的实验耗时，以及较高的操作要求，具有一定的局限性。因此，开发快速、灵敏、简便的重金属离子检测方法越来越受到研究人员的重视。银纳米簇（AgNCs）作为一种新型纳米材料，具有良好的荧光特性，其介导的荧光生物传感器可以应用于重金属离子的快速检测，并且具有高灵敏性和特异性。本文综述了以不同分子为模板合成的AgNCs，以及其介导的荧光生物传感器在单一和多种重金属离子检测方面的最新研究进展，阐述了AgNCs今后仍需深入研究的部分，并对其发展前景进行了展望。     

A viewpoint on the gastrointestinal fate of cellulose nanocrystals

BackgroundCellulose nanocrystalline (CNC) particles possess unique functional properties such as vastly modifiable surface, considerable mechanical strength and acid resistance, as well as, high aspect ratio. CNCs have received great attention for application in diverse fields of technology including (composite) hydrogels fabrication for the gastric protection and enteral delivery of drugs and nutraceuticals.Scope and approachThe orogastrointestinal digestibility and absorbability of the orally administered CNCs is overviewed in the current article. At first, some surface charge-related characteristics of acid-isolated CNCs are communicated. Then, the biocompatibility and biodegradability of CNCs and CNC-reinforced hydrogels are reviewed, followed by presenting credible digestion and absorption scenarios. Finally, the post-absorption metabolism of CNCs is briefly debated.Key findings and conclusionsBacterial cellulose shows good biocompatibility and hemocompatibility. CNC oxidation provides biologically beneficial impacts; for instance, the TEMPO- and periodate-oxidized CNCs have been shown to regulate some blood metabolic variables and improve the degradability in simulated human blood plasma, respectively. Spherical and carboxyl-bearing cellulose nanoparticles can be isolated through ammonium persulfate digestion. The sphericity of particles results in faster cellular uptake. Negatively-charged CNCs are non-mucoadhesive and thus upon ingestion can penetrate into the buccal and intestinal mucosa. One may augment the absorption of CNCs by targeted receptor-mediated endocytosis. It was postulated that sodium bicarbonate secretion into the duodenum can alter CNCs surface chemistry and influence CNC interaction with gut microbiota.     

金属有机框架材料在食品检测中应用的研究进展

食品安全问题始终是社会关注的热点之一。为保障食品安全和人类健康,对食品污染物进行检测是控制和消除其所造成风险的关键。因此,开发灵敏、准确的食品污染物检测方法具有十分重要的意义。金属有机框架（metal-organic frameworks,MOFs）是一类由金属离子或金属团簇与有机配体自组装而成的新型多孔晶体材料,具有孔隙率高、比表面积大、结构可调、功能多样等优点,越来越受到学界关注。MOFs可与多种检测技术、样品前处理技术相结合,在食品检测方面具有广泛的应用前景。本文综述了近些年MOFs及其复合物材料在食品检测中应用的研究进展,主要包括作为传感检测材料和作为色谱法样品前处理材料应用的研究,同时对其在食品安全领域中存在的应用问题进行了总结,并展望了其在食品安全领域未来的研究方向。     

纳米传感器检测重金属离子的研究进展

近年来各类重金属离子污染受到广泛关注。传统的重金属离子监测体系主要依赖于专业的仪器设备,操作费时、设备昂贵、现场快速检测的及时性差、难以满足当前检测工作的需要。鉴于重金属离子检测分析的重要性和紧迫性,寻求简单、快捷的检测方法具有重大的现实意义。随着纳米技术的飞速发展,把纳米材料与光学、电化学、生物学及材料技术结合构建的纳米传感器促进了重金属离子检测技术的快速发展。本文对近几年来常用的几种纳米传感器在重金属检测应用中的研究进展进行了综述,包括:纳米光学传感器、纳米电化学传感器、纳米生物传感器等。本文对基于纳米传感器的检测手段进行了讨论和展望,旨在为重金属离子检测研究的发展提供参考。     

纳米酶构效关系及其在食品检测中的应用

天然酶具有较高的催化活性和底物特异性,但有成本高、运行稳定性低、回收困难等不足。纳米酶是一种具有类酶活性的纳米材料,由于具有可设计、活性可控、耐环境等优异性能,逐渐成为天然酶的有力竞争者和潜在替代品。纳米酶的催化过程与天然酶有所不同,纳米酶的活性与其大小、表面晶格、表面修饰、组成等密切相关。纳米酶在食品检测方面的应用,解决了传统检测方法需要烦琐的预处理步骤、昂贵的仪器、专业的技术人员和长的检测周期等不足。然而,目前基于纳米酶的大多数检测方法难以保证对目标检测物的灵敏性,且纳米酶在催化活性方面较天然酶还需要进一步提高。本文对纳米酶的结构和催化活性的关系及纳米酶在食品中重金属离子、添加剂、生物毒素、农药残留、抗生素等检测方面的应用进行综述,并对该领域未来发展前景进行展望,为纳米酶在食品安全检测中的更深入的应用提供参考。     

Detection of heavy metal ions in drinking water using a high-resolution differential surface plasmon resonance sensor

We have built a high-resolution differential surface plasmon resonance (SPR) sensor for heavy metal ion detection. The sensor surface is divided into a reference and sensing areas, and the difference in the SPR angles from the two areas is detected with a quadrant cell photodetector as a differential signal. In the presence of metal ions, the differential signal changes due to specific binding of the metal ions onto the sensing area coated with properly selected peptides, which provides an accurate real-time measurement and quantification of the metal ions. Selective detection of Cu2+ and Ni2+ in the ppt-ppb range was achieved by coating the sensing surface with peptides NH2-Gly-Gly-His-COOH and NH2-(His)6-COOH. Cu2+ in drinking water was tested using this sensor.     

电化学和光纳米探针技术用于重金属离子快速检测的研究进展

随着现代工业的快速发展,重金属污染问题日益严重,对人类健康造成了严重威胁,因此发展快速、灵敏、准确、易携带的重金属离子检测方法至关重要。电化学分析作为一种特殊的化学分析方法,因其选择性好、操作安全、分析简便的优点被应用于食品检测、环境监测、生物医疗各方面。光纳米探针技术在检测分析物质时,具有灵敏度高、选择性好、操作简便的优点。电化学分析法和光纳米探针技术在检测重金属离子时,克服了传统重金属方法检测流程烦琐、检测成本高、操作过程复杂、操作要求高的不足,成为当前重金属离子快速检测的研究热点。因此,本文对重金属污染现状、电化学和光纳米探针技术检测重金属的原理以及研究进展进行阐述,并对其未来发展趋势进行展望,以期帮助检测人员优化改进检测方法,为重金属离子的快速检测提供方法上的支持。     

pH和离子强度对甘蔗渣纳米纤维Pickering乳液稳定性的影响

以甘蔗渣为原料制备纤维素纳米晶(CNCs)用于稳定Pickering乳液,考察pH和离子强度对乳液稳定性的影响.结果表明,水解得到的CNCs,长度为120 nm左右,结晶度为70％.CNCs稳定的Pickering乳液粒径,随制备条件pH的升高而减小,在pH11的条件下,由于去质子化,使得乳液相对均一;此外,CNCs稳...     

基于纳米材料的比色传感策略检测沙门氏菌的应用进展

沙门氏菌是常见的食源性致病菌, 具有致病性强、分布广泛等特点, 其造成的食品污染危害已成为世界性的公共安全卫生问题。纳米材料种类繁多, 其比表面积大、吸附能力强、活性位点多,比色传感策略因其简单、便携、低成本和可视化也被广泛用于食品安全检测。将纳米材料与比色传感策略相结合, 为检测沙门氏菌提供了新的思路,已成为食品安全检测领域研究热点。本文综述了近些年国内外基于纳米材料结合比色传感策略快速检测沙门氏菌的研究进展, 重点阐述了纳米酶催化底物显色、部分贵金属纳米材料表观颜色变化和纳米材料与pH指示剂结合, pH变化诱导颜色变化, 以检测沙门氏菌的比色传感策略的原理及应用, 并对该领域未来发展前景进行了展望, 以期为今后开发简单、便捷、高效的沙门氏菌的比色检测方法提供参考。     

微生物絮凝剂的研究现状与发展趋势

该文介绍了微生物絮凝剂已有种类及筛选来源，分析了吸附架桥、电荷中和、化学反应和卷扫作用四种絮凝机理及其影响因素，探究了微生物絮凝剂在印染废水、含油废水、污泥脱水、重金属废水等领域的应用实例。着重阐明微生物絮凝剂的作用机制，讨论胶体颗粒的组成成分、结构性质、表面电荷以及反应体系的温度、pH、金属离子等对絮凝效果的影响。从微生物絮凝菌的筛选技术和应用工艺分析研究现状与发展趋势，为今后微生物絮凝剂的规模化生产和产业化应用提供理论支持和参考。     

生物传感技术在食品中重金属检测中的应用进展

食品重金属污染事件常见报道,重金属在人体内积累后,可通过干扰人体蛋白质和酶的运输而产生生理毒性。因此,重金属的检测对于保障食品安全具有重要意义。近年来,生物传感检测技术因其方法构建灵活、特异性强、检测效率高和易于便携化等优点,广泛应用于临床诊断、药物分析、环境检测和食品安全领域。尤其在食品中重金属污染的检测中,生物传感方法可提供灵活多变的检测策略,且易于实现现场快速检测。本文总结了食品重金属污染的传统检测方法和新型检测方法,重点介绍了荧光、表面增强拉曼（SERS）、电化学、场效应晶体管（FET）等生物传感器的优缺点,为食品中重金属污染物的检测和控制提供参考,同时也有助于促进检测新技术的发展,为规范食品安全和提高食品质量提供新思路。     

Highly fluorescent gold nanoclusters stabilized by food proteins: From preparation to application in detection of food contaminants and bioactive nutrients

Applications of nanotechnology in food have rapidly increased in the past decades. Ultra-small gold nanoclusters (Au NCs), composed of several to roughly a hundred atoms, represent a kind of novel nanomaterials. The Au NCs directed by food proteins have drawn considerable research attention due to their environment-friendly preparation, strong fluorescence, excellent photo-stability, and favorable biocompatibility. These interesting protein–Au hybrids have opened up a new area at the nano-bio-food interface, not only did they provide the missing link between single metal atoms and plasmonic metal nanoparticles, but also developed the hybrid system between biomacromolecule and inorganic ions. In this review, we highlighted the synthesis strategies and optical properties of the Au NCs stabilized by typical food proteins as well as their applications in detection of food contaminants or bioactive nutrients. In addition, we discussed current challenges and future development in food proteins- directed gold nanoclusters for size-controlled synthesis and multifunctional applications.     

基于脱氧核酶的食品安全快速检测方法研究进展

文章阐述了脱氧核酶的结构与分类,综述了脱氧核酶在重金属离子、食源性致病菌、微生物毒素、其他非法成分等食品有害物质检测中的应用进展,分析总结了脱氧核酶在食品有害物质实际检测中面临的挑战,并展望了其在快速、现场检测中的发展前景。     

有机荧光探针在粮油及其制品检测中的研究进展

粮油安全是重要的食品安全问题之一，在全球范围受到广泛关注。为应对从采收到消费全流程的风险因素，建立快速有效的安全检测方法极其重要。有机荧光探针无论作为独立的检测手段，还是与其他技术相结合，在快速检测中都发挥着重要作用。本文聚焦最近5年用于检测粮油及其制品风险因素（包括金属离子、阴离子、有机物、真菌毒素等）的有机荧光探针，对各探针的检测原理、灵敏度、响应时间、回收率等进行了综合描述和讨论，并比较了各探针的优缺点，最后对有机荧光探针在粮油及制品应用的发展进行了展望。期望本文能激发粮油安全检测新的研究思路和兴趣，促进理论研究向工业生产的转换。     

聚多巴胺功能化复合材料的研究及在食品安全检测中的应用

多巴胺分子在弱碱性条件下容易自聚,并能在各种材料表面沉积形成聚多巴胺(polydopamine,PDA)涂层。PDA能够优化基体材料性能并赋予其亲水性、抗污性能、抗菌性能、生物相容性等,为材料表面的进一步功能化修饰提供了理想的平台。本文对近年来多种PDA功能化复合材料的研究现状进行了归纳和总结,包括聚多巴胺功能化金属纳米粒子、聚多巴胺功能化碳基纳米材料、聚多巴胺功能化金属有机框架、聚多巴胺分子印迹聚合物等,并突出介绍了其在食品中农兽药残留、重金属残留及其它痕量有机污染物检测中的应用,为食品样品前处理技术的发展提供了新的研究方向。     

结合纳米材料的适配体传感器在重金属检测中的应用研究进展

将纳米材料独特的光学、电子和催化性能应用于适配体传感器中可大幅提高重金属检测的灵敏度并扩大选择性,是重金属检测领域的热点之一。该文综述了Pb 2+、Hg 2+、Cd 2+等重金属离子的适配体序列,总结了多种结合纳米材料的适配体传感器在重金属检测中的技术应用及优缺点,并对适配体传感器在重金属检测领域的应用前景进行了展望。     

纤维素纳米晶体提升柚皮素抗氧化活性的研究

柚皮素是一种黄酮类化合物,具有广泛的药理活性,具有抗炎、抗氧化、抗癌、降血脂等药理作用。然而,柚皮素在水中溶解性能差,生物利用度低,限制了其在临床中的应用。本研究以纤维素纳米晶体(Cellulose nanocrystals,CNCs)为载体,以柚皮素为疏水药物模型,利用反溶剂重结晶法成功制备了CNCs/柚皮素纳米复合物,并表征了所得纳米复合物的性能,分析了纳米复合物中柚皮素的溶出性能和抗氧化活性。结果表明,形成CNCs/柚皮素纳米复合物后,柚皮素得到充分的纳米化和稳定分散,从结晶态转变为无定型态。负载CNCs的柚皮素在水中的溶出性能得到显著提升,120min时累积溶出度达到93.4%;经CNCs负载后,当柚皮素浓度为50μg/mL时,羟基自由基清除率达44.3%,柚皮素的体外抗氧化活性显著提高。