生物质衍生碳材料（BCMs）正逐渐成为高端生物医学技术领域中，石油基碳材料的一类可持续、高性能替代材料。本文围绕BCMs及其在可持续技术领域（尤其是生物医学领域）的变革性作用展开系统性综述。在应用与特性方面，综述重点阐述了石墨烯、碳纳米管、活性炭、纳米石墨及碳点等BCMs在药物递送、生物成像、生物传感、组织工程及再生医学领域的多元化应用，明确其相较于传统碳材料，在生物相容性与可持续性方面具备显著优势。在制备技术层面，文中对比了热解、水热碳化、活化及模板法等关键转化工艺，系统分析了各工艺在材料孔结构可调性、杂原子掺杂及形貌调控方面的优劣特征。此外，综述还评估了BCMs在多个领域的应用潜力，涵盖毒素去除与血液灌流、靶向与控释药物递送、生物成像与诊断、生物传感、组织再生、抗菌涂层及消毒技术等方向。在可持续性层面，本文着重强调了废弃物高值化转化、循环生物经济整合及全生命周期评估的重要性。当前该领域面临的核心挑战包括绿色规模化合成、测试方案标准化、长期生物安全性评估及技术成果的法规转化。

综上，本研究整合了BCMs领域的最新进展，通过融合材料设计、表面科学及生物医学转化领域的研究洞见，不仅为推动BCMs基技术向新一代可持续医疗应用发展指明了可行路径，更凸显了BCMs作为支撑下一代安全、高效且可持续医用技术核心材料的巨大潜力。

该成果发表在Environmental Surfaces and Interfaces期刊上。

图1. 生物质衍生碳材料（BCMs）的结构及其官能团（a）活性炭，（b）碳点，（c）石墨烯，（d）碳纳米管，（e）富勒烯

图2. （A）典型 BCMs 通过分解、聚合、碳化和活化过程合成（注：扭转、热解及水热法均可用于上述活化过程）；（B）软模板法制备板栗单宁衍生的间孔碳；（C）范克雷维伦图及不同原料中氢炭反应途径（参考文献详见文章）

图3. 多级孔道氮/氧共掺杂碳材料的作用机制（参考文献详见文章）

图4. 生物质衍生碳材料的结构特性（a）水热碳化向日葵秸秆的场发射扫描电子显微镜图；（b）葡萄糖基氮掺杂类石墨烯碳的透射电子显微镜图；（c）果糖基氮掺杂类石墨烯碳的透射电子显微镜图；（d）5-羟甲基糠醛基氮掺杂类石墨烯碳的透射电子显微镜图；（e）、（f）木质素基碳纳米管的透射电子显微镜图；（g）石墨、单壁碳纳米管及无定形碳的典型拉曼光谱图；（h）、（i）生物质（银杏叶）衍生碳点的透射电子显微镜图（插图：高分辨透射电子显微镜图）；（j）石墨与石墨烯的典型X射线衍射图谱（参考文献详见文章）

图5. （A）生物质衍生碳材料（BCMs）在生物与电化学领域的应用；（B）不同结构生物质衍生碳材料在药物递送系统中的应用

文章信息：

Biomass-derived carbon materials as sustainable platforms for advanced biomedical applications

Shaikh Abdur Razzak, Shihab Uddin, Anwarul Hasan, Ahmad Nawaz, Muhammad Nurunnabi Siddiquee, Md Abdullah Al Bari, Mohammad Mozahar Hossain

https://doi.org/10.1016/j.esi.2025.12.004