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中南大学粉末冶金研究院教授吴宏科研团队联合湘雅二医院副主任医师刘波，研究发现通过铜离子优化层状双氢氧化物，能够增强镁合金的耐腐蚀性、抗菌性和成骨性能，有望促进外科医用植入物的材料学革新升级。该成果最近发表在《镁合金学报》（Journal of Magnesium and Alloys）上，中南大学博士生王清鸽为论文第一作者，吴宏和刘波为共同通讯作者。
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研究团队设计的镁合金涂层。受访者 供图
镁合金的密度和弹性模量与人骨接近，具有作为外科植入物的潜力。然而，镁合金极易发生腐蚀，伴随着植入后细菌感染，常常导致种植失败。因此，有必要开发一种具有优异耐蚀性，同时兼具抗菌和促骨再生的新型材料。层状双氢氧化物（LDH）是指两种或两种以上金属元素氢氧化物嵌层组装水滑石层状结构，因其优越的离子交换功能可改善耐蚀性而备受关注。
研究团队设计了一种具有LDH结构的镁合金涂层，通过共沉淀和水热处理两步法在镁合金表面构建含铜离子的镁铝层状双氢氧化物，大幅提高耐蚀、抗菌和促成骨的效果。其中短期和长期耐蚀性的提高归因于LDH屏障的作用，而镁离子和铜离子双重离子协同抗菌对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌有良好的抑制作用。
动物试验中，大鼠股骨植入两周和四周后，组织染色切片表明，该材料无毒性且具有良好的成骨作用。研究显示，该材料将大大提高外科医用植入物的耐腐蚀、抗菌和成骨功能，将有望为骨科、普外科、整形外科等相关科室提供新的材料学革新升级。