鎂合金的密度和彈性模量與人骨接近，具有作為骨科植入物的潛力。然而，鎂合金極易發生腐蝕，伴隨著植入後細菌感染，常常導致種植失敗。因此有必要開發一種具有優異耐蝕性，同時兼具抗菌和促骨再生的新型材料。層狀雙氫氧化物（LDH）是指兩種或兩種以上金屬元素氫氧化物嵌層組裝水滑石層狀結構，因其優越的離子交換功能可改善耐蝕性而備受關注。
近日，中南大學等單位的研究者設計了一種具有LDH結構的鎂合金塗層，透過共沉澱和水熱處理兩步法在鎂合金表面構建含銅離子的MgAl-LDH，大幅提高耐蝕、抗菌和促成骨的效果。其中短期和長期耐蝕性的提高歸因於LDH屏障的作用。鎂離子和銅離子雙重離子協同抗菌對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌有良好的抑制作用。在植入大鼠股骨2周和4周後，組織染色切片表明該材料無毒性且具有良好的成骨作用。相關論文以題為“Enhanced corrosion resistance, antibacterial properties and osteogenesis by Cu ion optimized MgAl-layered double hydroxide on Mg alloy”發表在鎂合金頂刊《Journal of Magnesium and Alloys》上。中南大學王清鴿博士為論文第一作者，中南大學吳宏教授和中南大學湘雅二醫院劉波副主任醫師為論文共同通訊作者。
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https://doi.org/10.1016/j.jma.2023.08.010
圖1 Mg(Cu)-LDH/AZ91D製備過程示意圖
圖2 (a-b)Mg(Cu)-LDH/AZ91D的SEM形貌圖；(c)截面SEM圖和(d)Mg(Cu)-LDH/AZ91的EPMA圖；(e)AZ91D和Mg(Cu)-LDH/AZ91D的XRD圖
圖3 (a) 在PBS溶液中浸泡1、3、5、7 和14天后的氫氣釋放量；(b) 質量損失率；(c) 腐蝕速率；(d) pH值；(e) Mg2+和 Cu2+的離子釋放濃度
圖4 (a)樣品與金黃色葡萄球菌共培養12h的抑菌圈；(b) 樣品對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑制率，(c) 樣品的大腸桿菌和金黃色葡萄球菌塗板照片(d) 樣品表面的大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的SEM形貌圖
圖5 植入大鼠股骨2周和4周後的H&E和Masson染色圖
吳宏，工學博士，中南大學教授，博士生導師，英國蘭卡斯特大學榮譽研究員，入選湖南省“傑出青年”科學基金，湖南省“湖湘青年科技創新創業人才”計劃。兼任高分子複雜結構增材製造國家工程研究中心技術委員會副主任，湖南省生物材料學會副會長、理事，湖南省有色金屬學會理事、監事等職務。主要從事増材製造（3D列印）與生物醫用材料等領域研究工作。主持承擔國家自然科學基金、國防科技173計劃技術領域基金、國防技術基礎科研計劃、國家重點研發計劃專案子課題、國家863計劃專案子課題、教育部博士點科研基金、湖南省重點研發計劃等30餘項科研專案。發表學術論文100餘篇，授權國家發明專利16項。生物醫用材料相關工作已發表在Bioactive materials, Acta Biomaterialia, Journal of Magnesium and Alloys, Biomaterials research，Journal of Materials Science & Technology, Biomaterials Science等國際知名期刊上。
劉波，外科學博士，中南大學湘雅二醫院副主任醫師，碩士生導師，材料科學與工程專業博士後。兼任中國抗癌協會大腸癌專業委員會委員，中國健康管理協會健康科普專業委員會委員，湖南省抗癌協會胃癌專業委員會委員，湘雅消化系微創外科醫師聯盟理事，廣東省科技專家庫專家，長沙市科技專案評審專家庫專家。主要研究方向為胃腸腫瘤綜合治療與醫用材料臨床應用。承擔國家自然科學基金、國家重點研發計劃專案、湖南省自然科學基金等10餘項科研專案，發表SCI論文20餘篇，授權專利10餘項。
*感謝論文作者團隊的大力支援。
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