镁基层状氢氧化物盐纳米晶的可控制备及其在可降解非织造材料中的应用研究

本研究针对传统镁基纳米材料合成中存在的粒径大、易聚集及高温制备等问题，通过丙烯酸(AA)抑制聚集的环氧丙烷(PO)碱化法，成功制备出亚10 nm镁基层状氢氧化物盐(LHS)纳米晶(AA/Mg=2.0时最优)。该纳米晶与γ-聚谷氨酸钠(γ-PGA-Na)复合后，通过静电纺丝技术首次获得直径340±40 nm的纤维材料，为可降解生物医用材料开发提供了新策略。

　　

在生物医学领域，纳米材料因其独特的表面效应和功能可调性，已成为药物递送、组织工程等领域的研究热点。然而传统纳米材料如金属氧化物和量子点存在生物滞留毒性风险，而镁基材料凭借其可降解性和生物安全性展现出独特优势。但现有镁 hydroxide 纳米晶合成面临粒径大(通常>50 nm)、需高温处理等瓶颈，且缺乏有效分散方法。日本大阪府立大学的研究团队创新性地采用丙烯酸辅助的环氧丙烷碱化法，在室温下成功制备出亚10 nm的镁基层状氢氧化物盐(LHS)纳米晶，并首次实现其与γ-聚谷氨酸钠(γ-PGA-Na)复合静电纺丝，相关成果发表于《Materials Chemistry and Physics》。

研究采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、小角X射线散射(SAXS)等技术表征材料结构，通过热重-差热分析(TG-DTA)和红外光谱(FT-IR)证实丙烯酸的配位机制，最终利用扫描电镜(SEM)评估纤维形貌。

【3.1 镁LHS纳米晶分散体的合成】通过优化AA/Mg摩尔比(2.0为最佳)，获得平均粒径6.5 nm的单分散纳米晶。XRD显示层间距11.3 ?，FT-IR证实丙烯酸以单齿配位方式插入层间。SAXS证实该条件下纳米晶产率高达96.2%且无聚集。

【3.2 在非织造材料中的应用】将纳米晶与γ-PGA-Na以10:2.3摩尔比复合，通过33 kV高压静电纺丝获得直径340±40 nm的均匀纤维。TEM证实纳米晶在纺丝液中保持结构完整，XRD显示其晶体特征未改变。

该研究突破了镁基纳米晶低温可控合成的技术瓶颈，开发的LHS-γ-PGA-Na复合纤维兼具可降解性和结构稳定性，不仅为组织工程支架提供了新选择，其抗菌、吸附等特性在环境修复领域也具应用潜力。研究首次证实无机纳米晶可作为生物高分子交联剂替代传统硅烷偶联剂，为功能性纳米复合材料设计开辟了新思路。