镁镓层状双氢氧化物涂层赋予镁膜抗菌与促成骨性能用于引导骨再生

针对镁基引导骨再生(GBR)膜材料存在的降解过快、抗菌不足和成骨活性有限等问题，研究人员通过水热法在镁表面构建Mg-Ga-LDH涂层。该涂层可延缓降解速率，构建弱碱性微环境(pH=8.5)，持续释放Mg2+ 和Ga3+ ，显著促进MC3T3-E1细胞粘附增殖和rBMSCs成骨分化，同时对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌展现出良好抗菌性。动物实验证实该涂层能有效促进颅骨缺损修复，为GBR领域提供了新型多功能镁基膜材料。

　　

牙槽骨缺损修复面临巨大挑战，牙龈软组织生长速度远超骨组织，常导致纤维组织过度增生阻碍正常骨再生。传统引导骨再生(GBR)材料存在明显局限：非吸收性材料需二次手术取出，胶原膜降解过快缺乏机械支撑，聚合物膜降解产生酸性环境抑制成骨。虽然可降解金属镁(Mg)具有理想的力学性能和生物活性，但其过快降解导致的炎症反应和不足的成骨/抗菌性能严重制约临床应用。

针对这一难题，上海徐汇区牙病防治所等机构的研究人员创新性地在镁膜表面构建镁镓层状双氢氧化物(Mg-Ga-LDH)涂层。通过微弧氧化和水热法精确调控Ga³⁺
浓度(1-4 g/L)，成功制备出具有分级结构的Mg-Ga-LDH1/2/4涂层。研究发现该涂层不仅能延缓镁基体降解，还能构建持续释放Mg²⁺
(约10000 μg/L)和Ga³⁺
(200-300 μg/L)的弱碱性微环境(pH=8.5)，为同时实现抗菌和成骨功能提供了理想平台。相关成果发表在《Journal of Materiomics》上。

研究采用微弧氧化构建多孔基底，通过水热反应生成LDH纳米片结构。电化学测试和长期浸泡实验证实涂层显著提升耐蚀性，氢释放量从纯镁的13.1 mL降至Mg-Ga-LDH2的0.09 mL。通过ICP-MS检测离子释放，ALP活性检测、胶原分泌和ECM矿化等实验评估生物学性能，并建立SD大鼠颅骨缺损模型验证体内成骨效果。

3.1 表面表征
SEM显示Mg-Ga-LDH2呈现均匀纳米片结构，XRD证实典型(003)、(006)晶面特征峰。随着Ga³⁺
浓度增加，涂层结构更致密，但过量(4 g/L)会导致颗粒状物质析出。

3.2 长期耐蚀性
1200小时浸泡后，Mg-Ga-LDH2仍保持完整结构，氢释放量最低(0.09±0.08 mL)。XRD检测到羟基磷灰石特征峰，表明涂层促进矿物沉积。

3.3 体外抗菌性
在PBS环境中，Mg-Ga-LDH2对金黄色葡萄球菌(S. aureus)和大肠杆菌(E. coli)的抑菌率分别达90.32%和68.44%。SEM观察到细菌膜结构破裂，证实Ga³⁺
干扰铁代谢的杀菌机制。

3.4 细胞相容性
AlamarBlue检测显示Mg-Ga-LDH2组MC3T3-E1细胞增殖活性最高，活死染色证实其优异生物相容性。细胞在6小时内完成铺展，24小时形成完整单层。

3.5 成骨性能
rBMSCs实验显示Mg-Ga-LDH2促进胶原分泌量提升3倍，ALP活性和矿化结节形成显著增强。机制研究表明，200-300 μg/L Ga³⁺
可最佳促进细胞增殖和成骨分化。

3.7 体内成骨
Micro-CT显示Mg-Ga-LDH2组新生骨量(BV/TV)比对照组提高2.5倍。H&E染色观察到完整骨板层结构，免疫组化证实OCN和Col-Ⅰ高表达。

该研究突破性地将LDH涂层技术应用于GBR领域，通过精确调控Ga³⁺
浓度实现了降解速率、抗菌和成骨性能的协同优化。特别值得注意的是，Mg-Ga-LDH2涂层在皮下植入40天后仍无明显炎症反应，且促进血管新生，这为解决镁基材料临床应用的关键瓶颈提供了新思路。研究者提出的"弱碱性微环境+双离子释放"策略，为开发新一代多功能骨再生材料奠定了理论基础。

从临床转化角度看，这种通过简单水热法构建的涂层工艺易于放大生产，且采用的Ga元素已在美国FDA批准的抗骨质疏松药物中应用，具有较好的临床转化前景。未来研究可进一步探索涂层在感染性骨缺损等复杂场景中的应用价值。