Nanocellulose, originated from cellulose, the primary structural component of the cell walls of plants, has garnered significant attention for its excellent mechanical, optical, and barrier properties, as well as its renewable and sustainable nature. Various forms of nanocellulose, including cellulose nanocrystals and cellulose nanofibers (CNFs), are produced by breaking down lignocellulosic fibers into nanoscale dimensions, typically through mechanical or chemical processes. The large surface area and rich hydroxyl groups of CNFs are ideal for surface modifications, offering great versatility in the development of functional biocomposite materials. This thesis aims to design CNF-based composites with integrated multifunctionalities, including redispersibility, biocompatibility, mechanical robustness, wet integrity, as well as optical transparency, through surface engineering of cellulose nanofibers. The methodology involves strategically selecting CNFs, integrating CNFs with biopolymers, applying surface modifications, and implementing facile processing techniques. In Paper I, inspiration from plant cell wall was drawn to customize the interaction between water and CNFs. By Incorporating mixed-linkage beta-glucan from barley, superior rehydration, redispersion, and recycling of dried CNFs have been achieved. This advancement holds the potential to enhance the transportation and processability of CNF-based materials. In Paper II, by leveraging the interaction between CNF and water, a facile material processing technique was introduced to fabricate CNF/regenerated silk fibroin (RSF) composites. This involved rehydration and swelling of TEMPO-oxidized CNF nanopaper structures with both random-oriented CNF and nematic-ordered CNF in the RSF solutions. Remarkably, the CNF/RSF composite films thus prepared exhibited exceptional mechanical properties in both dry conditions and in PBS, and demonstrated excellent biocompatibility when cultured with L929 fibroblast cell. In, Nanocellulosa, som ursprungligen kommer från cellulosa, den primära strukturella komponenten i växters cellväggar, har fått betydande uppmärksamhet för sina unika egenskaper, inklusive utmärkta mekaniska, optiska och barriäregenskaper, samt dess förnybara och hållbara natur. Nanocellulosa, inklusive cellulosa nanokristaller och cellulosa nanofibrer (CNF), produceras genom att bryta ned lignocellulosa fibrer till nanoskala dimensioner, vanligtvis genom mekaniska eller kemiska processer. Den stora ytan och de rika hydroxylgrupperna hos CNF är idealiska för ytmodifieringar, vilket avsevärt ökar dess mångsidighet i utvecklingen av funktionella biokompositmaterial. Denna avhandling syftar till att designa CNF-baserade kompositer med integrerade multifunktionaliteter inklusive redispergerbarhet, biokompatibilitet, mekanisk robusthet, våtintegritet, samt optisk transparens genom ytmodifiering av cellulosananofibrer. Metodiken innefattar strategiskt val av CNF, integrering av CNF med biopolymerer, tillämpning av ytmodifieringar och implementering av enkla bearbetningstekniker. I Paper I inspirerades man av växtcellväggen för att anpassa interaktionen mellan vatten och CNF. Genom att tillsätta betaglukan från korn, har bättre rehydrering, redispersion, och återvinning av torkade CNF uppnåtts. Denna framsteg möjliggör förbättring av transporten och bearbetningen av CNF-baserade material. I Paper II, utnyttjades interaktionen mellan CNF och vatten, vilket introducerade en enkel materialbearbetningsteknik för att tillverka CNF/regenererad silkfibroin (RSF) kompositer. Detta involverade rehydrering och svullnad av TEMPO-oxiderade CNF nanopapperstrukturer med både slumpmässigt orienterade CNF och nematiskt ordnade CNF i RSF-lösningarna. De förberedda CNF/RSF kompositfilmerna uppvisade exceptionella mekaniska egenskaper både i torra förhållanden och i PBS, och visade utmärkt biokompatibilitet när de odlades med L929 fibroblastcell. I Paper III, förbereddes CNF/alginate dubbelnätve, QC 20240404Embargo godkänt av skolchef Amelie Eriksson Karlström via e-post 2024-04-04