被称为“第二信使”的镁（Mg），是人体内重要性仅次于钙的矿物质。近年来，可降解镁及其合金成为生物可降解材料领域的研究热点。

镁（Mg）几乎涉及人体的每一个代谢过程，它对糖酵解、脂肪、蛋白质和核酸的生物合成起着重要调节作用。而纳米颗粒(NPs)所具备的EPR效应、响应释放、缓释等优良特性，将进一步拓展镁在生物医药领域的应用。

继铁纳米颗粒之后，本期#材料轻Talk之元素系列，我们重点关注四种镁结合型纳米颗粒及其制备方法。下期还将展开探讨它在生物医药领域的应用前景及精选相关文献介绍。欢迎文末留言参与讨论！

镁纳米颗粒

目前已有多种方法用于制备镁纳米颗粒。例如机械研磨，但它通常会得到微米级的镁颗粒。其他还有电化学策略以及气体沉积方法等，虽然能够得到纳米颗粒，但制造复杂，高成本，以及产量低等缺点限制了它们的实际应用。除了上述物理方法，20世纪70年代，研究者们首次开发了无水镁盐（MgCl2、MgBr2和Mgl2）的胶体还原，开始大规模地合成超小的MgNPs。

福州大学宋继彬团队报道了一种直径和形状可控的合成方法。以十六胺为配体，二正丁基镁为有机金属Mg2+前驱体，采用改进的一锅还原法制备了MgNPs。通过调整还原剂的活性、反应时间和反应温度等反应参数，制备了六边形纳米片、纳米颗粒和小尺寸纳米颗粒[1]。

图1：一锅法合成的镁纳米颗粒

纳米氧化镁

共沉淀法是使含镁溶液和沉淀剂反应得到沉淀物。常用的沉淀剂有Na2CO3，NH3·H2O，Na2C2O4，NaOH 等。共沉淀法操作简便，成本低。但制得的氧化镁易受浓度、pH值、温度、时间、搅拌状态等因素的影响。

该法是在较低温度下，将镁盐溶解在有机介质中缩聚形成溶胶，溶胶蒸干后得到凝胶，凝胶经热处理后得到氧化镁。

水热合成法是以水为反应体系，通过高温高压将水热反应釜内的反应体系升到临界温度，在水溶液或蒸汽流体中制备氧化镁，经分离和热处理后制得纳米氧化镁。

固相反应法、气相沉积法、模板法、微波法、超声法等

纳米氢氧化镁

液相沉淀法主要是利用镁离子的盐溶液与碱类反应，生成氢氧化镁沉淀。这种方法操作简便，产品便于提纯，有良好的化学计量性；但氢氧化镁颗粒表面吸附水分子形成氢键，导致干燥过程中颗粒结合而产生硬团聚。但有研究者采用表面活性剂包覆的溶液沉淀法制备出了纳米氢氧化镁粉体，其团聚现象不明显。

水热处理法是以水作为溶剂，将原料倒入密闭容器内，控制一定的温度和压力进行化学反应的方法。为了得到需要的特殊晶型和粒度均匀的Mg(OH)2，通常需要将常温下合成的氢氧化镁进行水热改性。水热法一般要求条件较高，设备昂贵，不利于工业化生产。

沉淀-共沸蒸馏法是指先在常温常压条件下利用化学沉淀法合成氢氧化镁，经过沉降、洗涤后得到的滤饼与某种特定的溶剂混合打浆，然后加热升温，对料浆中溶剂和水形成的共沸物进行蒸发，继续升温到溶剂的沸点，从而蒸发出溶剂。使用这种方法能够合成分散均匀的纳米氢氧化镁粉体，可有效去除氢氧化镁胶体中的水分，克服硬团聚的产生。

例如电解法

硅化镁纳米颗粒

通常在惰性气氛中通过固体反应制备的微型Mg2Si颗粒较大。张等人在O2/Ar混合气体气氛中开发了一种自蔓延高温合成（SHS）方法。在Ar/O2气氛中加热Si和过量Mg的粉末混合物，其中O2可以与过量Mg放热反应，以诱导Mg和Si之间的组合反应，形成核-壳微粒，Mg2Si/MgO混合物的核心位于薄的外MgO外壳内。围绕Mg2Si纳米颗粒的MgO副产物可以抑制其不必要的生长。在去除MgO和PVP改性后，可以得到可分散的PVP修饰的Mg2Si纳米粒子[2]。

图2：Mg2Si纳米颗粒的合成和表征

镁螯合型纳米粒子

镁可以和特定基团进行螯合以形成纳米粒子或者参与纳米粒子的形成，例如张等人开发了一种新型的双膦酸盐镁纳米粒子（BP-Mg-NP）交联剂。在混合甲基丙烯酸透明质酸（MeHA）、丙烯酸双膦酸盐（Ac-BP）和氯化镁（MgCl2）溶液后，通过Ac-BP和Mg2+之间的螯合作用形成具有交联丙烯酸酯基团的BP-Mg-NP，并且可以通过调整反应物的浓度和混合时间调整纳米粒子大小[3]。川大王云兵教授团队用分层（LBL）方法，在镁合金（AZ31）基底上制备了Mg2+结合表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）涂层。表面形貌结果表明，随着Mg2+的掺入，形成的EGCG/Mg涂层富含苯酚−Mg配合物，形态更均匀、致密，裂纹远少于纯EGCG涂层[4]。该团队还将Mg2+和EGCG形成的配合物封装到纳米颗粒中。该纳米粒能够在660nm下的光照射下快速反应，释放Mg2+，在抗菌的同时有效加速伤口愈合[5]。

下期还将展开探讨它在生物医药领域的应用前景及精选相关文献介绍。更多新潮科研资讯，欢迎持续关注创化科技服务#材料轻Talk专栏！

特别鸣谢：张婷婷

参考文献：

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[4] B. Zhang, R.J. Yao, L.H. Li, Y.N. Wang, R.F. Luo, L. Yang, Y.B. Wang, Green Tea Polyphenol Induced Mg2+-rich Multilayer Conversion Coating: Toward Enhanced Corrosion Resistance and Promoted in Situ Endothelialization of AZ31 for Potential Cardiovascular Applications, Acs Applied Materials & Interfaces, 11 (2019) 41165-41177.

[5] C. Hu, F. Zhang, Q. Kong, Y. Lu, B. Zhang, C. Wu, R. Luo, Y. Wang, Synergistic Chemical and Photodynamic Antimicrobial Therapy for Enhanced Wound Healing Mediated by Multifunctional Light-Responsive Nanoparticles, Biomacromolecules, 20 (2019) 4581-4592.

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[7] Z. Lin, D. Shen, W. Zhou, Y. Zheng, T. Kong, X. Liu, S. Wu, P.K. Chu, Y. Zhao, J. Wu, K.M.C. Cheung, K.W.K. Yeung, Regulation of extracellular bioactive cations in bone tissue microenvironment induces favorable osteoimmune conditions to accelerate in situ bone regeneration, Bioactive Materials, 6 (2021) 2315-2330.

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