在组织工程中，生物支架是核心影响因素，其目的是为了模仿细胞外基质，为细胞生长创造并维持空间结构以及提供合适的微环境，促进组织的修复与再生。支架普遍要求孔隙率高、孔径分布广、良好机械强度、大比表面积和良好的生物相容性等性能。纳米纤维素作为纳米材料中的一员，有着良好的生物相容性、无毒可降解性、大的比表面积，优异的机械性能等特点。因此，近年来，关于纳米纤维素基生物支架的研究逐渐成为热点。纳米纤维素的微观结构（直径、长度以及表面微孔等）直接影响着其支架的结构与性能，而关于这方面的研究鲜有报道。
　　本文以桉木为原料，探索了桉木预水解阶段对溶解浆基纤维素纳米纤丝（Cellulose Nanofibril,CNF）微观结构的影响。结果表明，预水解不改变CNF的晶型结构，但会对CNF的分子间和分子内氢键有着破坏作用；当预水解温度由145℃升高到175℃时，CNF结晶指数由59.56%升高到78.26%；当预水解时间由30min延长到120min时，CNF结晶指数由65.89%升高至75.37%，随后略有降低到73.71%；这可能是由于预水解温度的变化重点导致CNF无定形区的降解，而预水解时间的变化则对无定形区和结晶区的分子间和分子内氢键均有着重要影响。SEM和气体吸附表明，CNF表面存在着纳米级的孔隙结构，随着预水解强度的增加，CNF中的氢键逐渐断裂，CNF表面的一些纳米孔变得越来越大，同时还产生了新的小纳米孔，这能够增加CNF气凝胶的比表面积。
　　为了进一步深入揭示预水解对纳米纤维素氢键结构的影响，采用预水解桉木直接制备了纳米纤维素。通过傅里叶红外光谱（FTIR）、二维相关红外光谱、X射线衍射、透射电子显微镜（TEM）和同步热分析（TGA）对CNF进行表征与分析。研究表明，CNF的晶型结构均为纤维素Iβ型，预水解对CNF的晶面间距的影响不大，但能使CNF在晶面110、200晶面的晶粒尺寸分别增加了24.5%和22.6%。预水解对CNF氢键的影响变化顺序为：v（弱氢键）＞v（游离羟基）＞v（O(3)H…O(5)）＞v（O(2)H…O(6)）＞v（O(6)H…O(3′)）。
　　探究纳米纤维素微观结构的变化对其支架结构性能的影响，选取未进行预水解的CNF（CNF-0h）和预水解4h的CNF（CNF-4h）两组样品与海藻酸钠通过Ca2+交联制备气凝胶生物支架（Gel-0h和Gel-4h）。结果表明，经预水解制备的CNF更有利于气凝胶支架多孔结构的稳定和形成，有序的空间结构也赋予了支架更强的机械性能；同时，CNF的高结晶度和较大晶粒尺寸以及CNF和海藻酸钠之间形成化学键显著提高了气凝胶支架的热稳定性，其Gel-0h和Gel-4h的最大分解温度分别为315.76℃和323.51℃。与Gel-0h相比，Gel-4h气凝胶支架的具有微米的多孔结构（20-80μm）和更集中的纳米孔径（3-10nm）、较高孔隙率（88.3%）、较大的比表面积（40.73m2/g）以及较强的机械性能，能够为细胞生长提供足够的空间和机械强度，可以作为生物支架的应用。这说明预水解调节纳米纤维素微观结构的变化会对其生物支架的结构性能产生重大影响。