文章链接：https://doi.org/10.1021/acsnano.5c09749
天然纳米纤维材料（如纤维素、甲壳素和蚕丝）通过超分子自组装形成高度有序的分级结构，其中重复的结构单元借助非共价相互作用组织成稳定的高阶结构。然而，生物导向的组装过程在人工复制中仍面临巨大挑战，主要源于自发的、不可调控的分子内与分子间相互作用，这些作用会驱动无定向的胶体聚集和凝胶化。本文提出一种自下而上的多糖纳米纤维组装方法，通过对分子取向和分子间相互作用的受控调节来实现组装。为实现这一过程，首先通过剪切场取向打破分子无序状态，随后利用高压诱导的冲击与空化效应，共同克服多糖间动态稳定的静电相互作用能垒。这一顺序过程促使碳水化合物聚合物重组成结构稳定的纳米纤维。由该纳米纤维制备的生物膜展现出多重优异性能，包括卓越的机械强度、高光学透明度以及内在的抗菌抗霉特性，在易腐水果保鲜方面表现出卓越功效。这种可扩展的超分子组装方法不仅增进了我们对碳水化合物聚合物组织机制的理解，也为通过自然启发纳米技术开发多功能先进材料建立了一个适应性强的新型平台。
总之，我们提出了一种全新的大规模制备超分子纳米纤维的方法：利用高压剪切流场诱导天然多糖进行有序组装。该过程借助带相反电荷的多糖之间的静电相互作用，在均质机持续能量输入和剪切场取向效应的共同作用下，使体系维持在非平衡状态，从而驱动自组装。所得超分子纳米纤维具有优异的机械强度，可便捷加工成薄膜，其氧气和水蒸气透过率均适宜，非常适合用于新鲜水果保鲜。此外，该薄膜生物安全性卓越，是传统石油基保鲜膜的可持续替代品。本工作为规模化生产机械强度高、透明度高、可生物降解且具抗菌功能的包装材料奠定了可行技术基础，对推动可持续发展具有重要意义。