蒸汽闪爆（SFE）是一种新型的生物材料预处理方法，已广泛用于分解由纤维素、角蛋白等材料组成的生物质。该方法基于加压和迫使蒸汽进入生物质中存在的纤维组织，然后在爆炸减压过程中快速释放压力，使生物质接受外部机械能并向化学能转化的过程。SFE工艺主要在由气缸和活塞组成的喷射爆炸装置中进行的，爆炸可以在0.0875s内完成。在短时间内释放高密度能量提供了足够的力来破坏生物高分子聚合物的有序结构。通过设定蒸汽压力和保温时间可以调节生物材料的粒径范围，实现生物材料的自组装。该研究首次披露采用此方法来制备均质的生物纳米颗粒。研究假设通过施加精确的蒸汽压力和操作时间，可以“一步法”生成生物纳米颗粒，并控制颗粒尺寸分布。在此研究中，首次尝试使用黑水虻天然几丁质作为模板，通过SFE新方法制备生物纳米颗粒，并使用多种方法研究了制备的纳米颗粒的物理化学性质。结果证明了SFE“一步法”工艺可用于制备生物纳米颗粒的假设。

西北民族大学生物医学中心生物制药与材料工程创新团队在国际学术期刊International Journal of Biological Macromolecules在线发表题为“A novel chitinous nanoparticles prepared and characterized with black soldier fly (Hermetia illucens L.) using steam flash explosion treatment”的研究论文。该论文首次提出使用蒸汽闪爆装置一步制备黑水虻壳聚糖纳米颗粒的方法，为深入了解如何高效制备生物质纳米颗粒及潜在的生物质纳米递送组装系统提供新的见解。

该研究是首次利用蒸汽闪爆法（SFE）从黑水虻（BSF）中制备壳聚糖纳米颗粒， SFE处理的蒸汽压力为0.45～1.60 MPa，保持时间为60 s，随着压力的增加，高分子壳聚糖颗粒的粒径减小，在 1.60 MPa 下，生成尺寸范围为 59~162 nm 的壳聚糖纳米颗粒。使用SEM、AFM、Raman光谱、FT-IR 光谱、¹ H NMR、TGA和DSC对 BSF壳聚糖材料进行表征。结果表明，SFE处理后可得到脱乙酰度为91.24%的壳聚糖。此外，聚合物主链得以保留，壳聚糖纳米颗粒的聚合度降低。壳聚糖纳米颗粒的阳离子基团活性得到改善，从而增强了聚合物材料的温度敏感性。由此得出结论，SFE一步处理方法是一种简单有效的制备均质生物材料纳米颗粒的方法，这项研究对于开发用于生物医学应用的壳聚糖纳米材料具有重要意义。

论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0141813023000843

该论文由硕士研究生冯海月和团队骨干王子凡博士为并列第一作者，丁功涛副教授为通讯作者，该工作得到西北民族大学生物制药与材料工程创新团队建设经费、西北民族大学优秀人才科研基金 (xbmuyjrc202226)和中央高校基本科研业务费专项资金(31920220133)等项目资助支持。