综述：壳聚糖-金属/金属氧化物纳米复合材料的发展、应用与挑战近期更进

　　本综述系统梳理了壳聚糖（CS）与金属/金属氧化物纳米颗粒（M/MONP）复合材料的最新研究进展，重点介绍了其制备方法（如溶胶-凝胶法、共沉淀法）、多功能应用（包括环境修复（光催化/吸附）、生物医学（药物输送/伤口愈合）及能源存储等领域，并探讨了当前面临的挑战与未来发展方向。

　　

引言

壳聚糖（CS）作为天然氨基多糖，因其生物相容性、可降解性和无毒性被广泛应用于光催化、食品工业、生物传感器及生物医学领域。然而，其机械性能差、降解速率高和热稳定性低等局限性促使研究者通过金属/金属氧化物纳米颗粒（M/MONP）改性以拓展应用。CS-M/MONP复合材料通过整合纳米材料的特性，显著提升了吸附能力、稳定性和功能可调性。

CS与CS纳米颗粒的优势及制备方法

CS纳米颗粒因其小尺寸和大的比表面积，展现出优于本体CS的物理化学和生物特性。制备方法包括反相微乳液法、离子凝胶法、交联法、喷雾干燥法和沉淀法。这些方法通过调控尺寸、形貌和表面性质，增强了CS在靶向药物输送、控释系统和抗菌应用中的性能。

CS-M/MONP纳米复合材料的合成

合成方法分为原位和异位过程。原位法通过在CS基质中直接形成M/MONP，实现均匀分散和尺寸控制，包括溶胶-凝胶法、共沉淀法和溶剂热法。异位法则将预合成的纳米颗粒与CS溶液混合，通过流延成型或交联形成复合材料。关键参数如金属前体类型、CS浓度和反应条件决定了复合材料的最终性能。

应用领域

环境修复（吸附与光催化）

CS-M/MONP复合材料在光催化降解有机污染物（如染料、药物残留）和吸附重金属离子方面表现突出。例如，CS-TiO₂-CuO复合材料通过增强可见光吸收和抑制电子-空穴复合，显著提高对偶氮染料的降解效率。吸附机制涉及物理和化学作用，CS的活性基团（如-NH₂和-OH）与污染物通过配位或静电相互作用结合。

抗菌与生物医学应用

复合材料展现出增强的抗菌、抗真菌和抗炎活性。CS-AgNPs通过释放Ag⁺离子破坏细菌细胞膜，而CS-AuNPs则利用光热效应实现抗菌。在生物医学领域，复合材料用于药物输送（如CS-ZnO输送两性霉素B）、伤口敷料（如CS-Fe₂O₃气凝胶）和癌症治疗（如CS-CeO₂模拟酶活性中和活性氧物种）。此外，在食品包装中，CS-ZnO薄膜通过抗菌性和阻水性延长食品保质期。

能源存储

CS-M/MONP作为电极材料，因其离子导电性和柔性被用于超级电容器。例如，CS-MnO₂复合材料通过促进离子/电子传输，实现424 F g^?1的比电容。CS的引入还增强了材料的机械稳定性和循环性能。

挑战与未来展望

尽管CS-M/MONP复合材料展现出广阔前景，但其大规模应用仍面临挑战，包括机械强度和防潮性不足、生产成本高以及潜在的环境与健康风险。未来研究需聚焦于开发CS衍生物与纳米颗粒/生物活性化合物的协同组合，以提升性能并推动标准化生产。同时，长期环境与健康影响评估以及消费者教育将是推广的关键。

结论

CS-M/MONP复合材料通过整合金属/金属氧化物的特性，克服了CS本体的局限性，在环境、生物医学和能源领域展现出多功能应用潜力。未来的发展需解决规模化生产、性能优化及安全性问题，以实现其全面商业化应用。