持続可能なバイオマスリグニンベースのヒドロゲル：特性、処方、および生物医学的応用に関するレビュー

リグノセルロースバイオマスの繰り返しの性質を克服し、リグニンバイオポリマーを抽出するために、さまざまな技術が開発されています。リグニンは、その魅力的な特性のためにかなりの関心を集めています。これらの特性は、ヒドロゲルを含む非常に望ましい付加価値製品の調製にリグニンを含めると、より有益な場合があります。リグノセルロース生体材料の3つの主要な成分の1つとしてのリグニン生物剤は、生体適合性、生分解性、抗酸化剤および抗菌活性のために、生物医学分野に大きな関心を集めています。新しいハイドロゲルを開発することによるその価値は、近年増加しています。さらに、リグニンベースのヒドロゲルは、さまざまな生物医学的応用の大きな可能性を示しており、他のポリマーおよび生体高分子との共重合により、その可能性がさらに拡大します。この点で、リグニンベースのヒドロゲルは、ポリマーネットワークと重合、架橋共重合、架橋グラフトリグニンとモノマー、原子移動ラジアル重合、可逆的添加膨大化移動重合を含むがこれらに限定されないさまざまな方法で合成できます。例として、リグニン - キトサン - ポリ（ビニルアルコール）（PVA）ヒドロゲルの架橋メカニズムには、水素結合を形成できるヒドロキシル、カルボキシル、スルホン族などのリグニンの活性群が含まれます（チトサンの化学構造のグループと/またはPVA）およびイオン結合（キトサンおよび/またはPVAの化学構造のグループを含む）。このレビューペーパーの目的は、リグニンベースのヒドロゲルとその応用の包括的な概要を提供し、リグニンベースのヒドロゲルの調製と特性、およびこれらのヒドロゲルの生物医学的応用に焦点を当てることです。さらに、創傷治癒、薬物送達システム、3Dバイオプリンティングの可能性を調査し、これらの領域での利用を成功させるリグニンベースのヒドロゲルのユニークな特性を紹介します。最後に、現場の将来の傾向について説明し、提示された調査結果に基づいて結論を導き出します。

Different techniques have been developed to overcome the recalcitrant nature of lignocellulosic biomass and extract lignin biopolymer. Lignin has gained considerable interest owing to its attractive properties. These properties may be more beneficial when including lignin in the preparation of highly desired value-added products, including hydrogels. Lignin biopolymer, as one of the three major components of lignocellulosic biomaterials, has attracted significant interest in the biomedical field due to its biocompatibility, biodegradability, and antioxidant and antimicrobial activities. Its valorization by developing new hydrogels has increased in recent years. Furthermore, lignin-based hydrogels have shown great potential for various biomedical applications, and their copolymerization with other polymers and biopolymers further expands their possibilities. In this regard, lignin-based hydrogels can be synthesized by a variety of methods, including but not limited to interpenetrating polymer networks and polymerization, crosslinking copolymerization, crosslinking grafted lignin and monomers, atom transfer radical polymerization, and reversible addition-fragmentation transfer polymerization. As an example, the crosslinking mechanism of lignin-chitosan-poly(vinyl alcohol) (PVA) hydrogel involves active groups of lignin such as hydroxyl, carboxyl, and sulfonic groups that can form hydrogen bonds (with groups in the chemical structures of chitosan and/or PVA) and ionic bonds (with groups in the chemical structures of chitosan and/or PVA). The aim of this review paper is to provide a comprehensive overview of lignin-based hydrogels and their applications, focusing on the preparation and properties of lignin-based hydrogels and the biomedical applications of these hydrogels. In addition, we explore their potential in wound healing, drug delivery systems, and 3D bioprinting, showcasing the unique properties of lignin-based hydrogels that enable their successful utilization in these areas. Finally, we discuss future trends in the field and draw conclusions based on the findings presented.