通过低温热解制备的硬质碳纳米片，结合单原子铁催化的局部石墨化处理，提升了钠离子电池的存储性能

《Applied Nursing Research》：Low?temperature pyrolysis?derived hard carbon nanosheets with single?atom Fe?catalyzed localized graphitization for improved sodium-ion storage

镁锰LDH与功能化海藻土纳米管（fHNT）复合凝胶支架的骨修复研究。通过共沉淀法制备Mg-Mn-LDH，经APTES修饰的fHNT与明胶复合冻干成型，形成孔隙率78.3%、孔径42.1μm的三维多孔结构。生物矿化测试显示21天形成羟基磷灰石层，体外实验表明支架显著促进MG-63骨癌细胞增殖（提升率约40%），ALP活性提高2.3倍，钙沉积量达对照组1.8倍，验证其骨形成诱导能力。

　　在现代医学和生物工程领域，骨骼修复和再生技术正逐步成为解决骨骼组织损伤与疾病的重要手段。骨骼组织的自然修复过程受到多种因素的影响，包括细胞活性、营养物质供应以及生物材料的结构和功能特性。因此，开发具有优异生物相容性、可降解性以及促进骨细胞生长能力的新型骨支架材料，对于提高骨骼修复效率具有重要意义。本研究聚焦于一种新型的混合骨支架材料——由明胶（Gel）基质、镁锰层状双氢氧化物（LDH）和功能化卤素纳米管（fHNT）构成的Gel-LDH-fHNT复合支架。通过系统的材料合成、结构表征和生物性能评估，研究人员旨在揭示该复合支架在骨修复中的潜力。

骨骼组织的修复依赖于能够模仿细胞外基质（ECM）结构的骨传导支架，这些支架为组织再生提供了必要的支持环境。在本研究中，采用共沉淀法合成镁锰基LDH，同时利用3-氨基丙基三乙氧基硅烷（APTES）对卤素纳米管进行功能化处理，使其能够更好地与明胶基质结合。随后，通过冷冻干燥技术将LDH和fHNT复合到明胶中，构建出具有三维多孔结构的Gel-LDH和Gel-LDH-fHNT两种混合支架。结构和形态分析表明，这些支架形成了具有良好孔隙率和孔道分布的三维网络，其中Gel-LDH-fHNT支架的平均孔径为42.1微米，整体孔隙率达到78.3%。这一特性不仅有助于营养物质的传输，还为细胞的附着、增殖和分化提供了适宜的微环境。

为了进一步提升支架的性能，研究人员特别关注了fHNT对支架结构和功能的影响。功能化处理后的HNT不仅增强了其在明胶基质中的分散性，还显著改善了支架的热稳定性和可控降解特性。在pH 7.4的模拟体液环境中，Gel-LDH-fHNT支架在28天后仍能保留74.9%的原始结构，显示出良好的生物降解性能。此外，该支架在21天内能够形成碳酸钙结晶层，表明其具备良好的生物矿化能力。这一特性对于促进骨组织的形成至关重要，因为生物矿化是骨骼再生过程中不可或缺的一步。

在生物相容性方面，研究人员进行了体外实验，使用MG-63成骨细胞评估了Gel-LDH-fHNT支架的性能。实验结果表明，该支架表现出良好的血液相容性，不会引起明显的溶血反应。同时，支架能够显著促进细胞的增殖，其碱性磷酸酶（ALP）活性明显高于对照组，这表明其具有良好的骨诱导能力。此外，支架还能有效促进钙的沉积，进一步支持骨细胞的生长和分化。这些体外实验的结果充分证明了Gel-LDH-fHNT支架在促进骨组织再生方面的潜力。

为了更深入地理解该混合支架的形成机制，研究人员对其结构和化学组成进行了详细分析。研究表明，Gel-LDH-fHNT支架的形成涉及多种相互作用，包括共价的席夫碱键、氢键和静电相互作用，以及物理包裹作用。其中，戊二醛作为交联剂，能够与明胶中的氨基基团反应，生成稳定的席夫碱键，从而增强支架的结构稳定性。而功能化处理后的HNT则通过引入氨基基团，与明胶网络形成共价键，确保了其在支架中的均匀分布。这种复杂的相互作用不仅提高了支架的机械性能，还增强了其生物活性。

在实际应用中，这种混合支架材料具有广泛的应用前景。由于其良好的生物相容性和可控的降解特性，Gel-LDH-fHNT支架可以作为理想的骨修复材料，用于治疗骨折、骨缺损以及骨病等。此外，该支架的结构特性使其能够有效负载和释放药物，这为实现药物缓释和促进骨再生提供了新的思路。通过将生物活性物质（如镁离子、锰离子等）与支架材料结合，可以进一步优化其在体内的性能，提高治疗效果。

从材料科学的角度来看，这种混合支架的开发不仅拓展了传统骨修复材料的性能边界，还为未来智能骨支架的设计提供了理论基础和技术支持。通过合理调控支架的孔隙率、化学组成和表面特性，可以实现对骨细胞行为的精确控制，从而促进骨骼组织的再生和修复。同时，这种材料的多功能性也为其在其他生物医学领域的应用打开了新的可能性，例如在药物输送、组织工程和再生医学中的应用。

此外，研究还揭示了LDH和HNT在骨修复中的协同作用。LDH因其独特的层状结构和生物活性，能够提供必要的金属离子和生物信号，促进骨细胞的分化和增殖。而HNT则以其高长径比和良好的机械性能，为支架提供了结构支撑，同时通过释放硅和铝等元素，进一步促进了生物矿化过程。这种协同效应使得Gel-LDH-fHNT支架在性能上优于单一组分的支架，为开发更高效的骨修复材料提供了新的方向。

在实际应用过程中，支架材料的选择和设计需要综合考虑多种因素，包括材料的生物相容性、机械强度、降解速率以及生物活性等。Gel-LDH-fHNT支架在这些方面均表现出优异的性能，使其成为一种具有广泛应用前景的新型骨修复材料。然而，尽管该支架在实验室条件下表现出良好的性能，其在体内的实际应用仍需进一步研究。例如，支架在体内环境中的降解速率是否能够与骨组织的再生速率相匹配，以及其是否能够在体内维持长期的生物活性，这些都是需要关注的问题。

总体而言，Gel-LDH-fHNT混合支架的开发为骨组织工程提供了一种新的解决方案。通过结合明胶、LDH和功能化HNT的优势，该支架不仅具备良好的生物相容性和机械性能，还能够有效促进骨细胞的生长和分化，以及生物矿化过程。这些特性使其在骨骼修复和再生领域具有重要的应用价值。未来的研究可以进一步优化支架的性能，探索其在不同骨骼修复场景中的适用性，并评估其在体内的长期安全性和有效性。这将有助于推动这一新型材料在临床中的实际应用，为患者提供更有效的骨骼修复方案。