近日，我校核磁共振与分子科学交叉研究院/化学与化工学院教授段博、郑安民团队与北京理工大学合作展开研究，在《Advanced Functional Materials》发表了题为“Competing Self-Assembly to Access Helical Chitin Nanofibers for Advanced Chitinous Materials”的重要研究成果（DOI: 10.1002/adfm.202503547）。该研究创新性提出“竞争自组装”策略，首次通过精准调控甲壳素分子链的化学特性，成功制备出具有螺旋结构的再生甲壳素纳米纤维。这一成果不仅攻克了结晶性高分子纳米尺度可控组装的难题，更为开发高性能环保材料、3D生物打印等前沿应用提供了全新解决方案。论文通讯作者为段博、郑安民和陈攀教授，我校为论文第一完成单位。

结晶性高分子（如甲壳素、聚苯胺、芳纶等）因其优异的机械强度、结构功能性和稳定性，在生物医学、能源材料等领域展现出巨大潜力。然而，这些材料分子间作用力极强，导致其溶解性和熔融加工性能较差，难以通过传统方法实现纳米尺度可控组装。目前，制备此类纳米材料主要依赖“自上而下”的剥离方法，但该方法受限于原料的聚集态结构，难以实现结构设计的灵活性和产品质量的一致性。相比之下，“自下而上”的分子自组装策略虽能彻底打破原有聚集结构，为构建层级有序的纳米结构提供丰富设计空间，却因分子间强相互作用导致自组装过程过快，难以精确调控。

针对上述挑战，研究团队提出“竞争自组装”概念——通过均相体系中的可控脱乙酰化处理，精细调节甲壳素分子链的非共价键相互作用。巧妙利用甲壳素与壳聚糖晶体结构的差异，在脱乙酰度（DD值）为26%-37%时，诱导分子链同时竞争形成两种晶体结构：α-甲壳素与水合壳聚糖。这种动态平衡有效削弱了甲壳素分子链间的相互作用，既抑制了过度聚集导致的宏观沉淀，又将自组装过程限制在纳米尺度，成功实现了甲壳素纳米纤维聚集态结构的精准调控。尤为重要的是，整个制备过程仅需碱性水溶剂溶解、陈化和透析过程，绿色高效且适合大规模生产，颠覆了传统纳米纤维制备依赖复杂设备或高能耗工艺的局限。

由再生甲壳素纳米纤维构建的薄膜材料展现优异力学性能，在柔性电子、环保包装领域潜力巨大。不仅如此，基于纳米纤维的3D打印墨水可实现复杂结构的精准成型，为组织工程、再生医学提供新工具。未来有望拓展至能源储存、智能传感、仿生材料等领域，助推材料科学从“微观设计”向“宏观性能”的跨越式发展。

原文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202503547