镁及其合金具有良好的生物可降解性和生物相容性，以及与天然骨组织相似的机械性能，因此可应用于骨组织工程领域中。然而，限制镁合金适用性的共同缺点是其在生理环境中极快的腐蚀速率。

 表面改性技术是提高镁合金耐蚀性的一种有效的策略。然而，镁合金表面膜层在降解过程中会形成微裂纹，这会加速受损部位的腐蚀。因此，设计具有自修复性能的智能涂层是解决这一问题的优选方法。

 同时，与植入物相关的细菌感染也会导致治疗的失败。实际上，镁基植入物的快速降解引起的碱化反应将赋予其一定的抗菌性能。然而，当对镁合金进行表面处理以提高其耐蚀性时，将明显减缓OH^－离子的释放速率，植入物受到细菌感染的概率增加。因此，如何应对控制腐蚀速率与防止细菌生长之间的平衡具有挑战性。

 为此，我们寻求设计一种既可以保护基体免受腐蚀性介质的侵蚀，又可以以受控的剂量和速率释放抗生素的多功能薄膜，这可以通过包含各种功能构筑基元的聚电解质多层薄膜来实现。

 为了使镁合金获得所需的耐蚀性能、自修复性能和药物释放曲线，我们选取了SiO₂纳米颗粒和环丙沙星（CIP）作为主要组装单元。其中，SiO₂纳米颗粒的阻隔性能可以提高镁合金的耐蚀性。同时，SiO₂纳米颗粒可以有效地定位并扩散到微裂纹区域以修复受损部位，从而赋予涂层自修复性能。此外，广谱抗生素CIP可以刺穿细菌细胞并防止分离细菌DNA所必需的DNA促旋酶，从而杀死细菌。

在本工作中，通过旋转-喷涂层层组装过程中带相反电荷试剂之间的静电作用力以及空气剪切力和离心力，在镁合金表面成功制备了CIP/PAH/SiO₂/PAH多层膜。SiO₂纳米颗粒的阻隔作用和自修复性能不仅可以改善镁基体的耐蚀性，并且可以延长CIP的释放时间。值得注意的是，可以通过调节多层膜的层数来精确地控制抗生素CIP的装载量。此外，负载CIP的多层膜对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌均具有优异的抗菌性能。

论文题目为“Corrosion resistance and tunable release of ciprofloxacin-loaded multilayers on magnesium alloy: Effects of SiO₂ nanoparticles”，发表在《Applied Surface Science》(IF 6.182, 508 (2020) 145240)，https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2019.145240。 论文第一作者为山东科技大学研究生纪小静，通讯著作为李硕琦副教授。

Fig. 1. Schematic illustration of preparation of (CIP/PAH/SiO₂/PAH)₂₀/Mg.

Fig. 2. FT-IR spectra (a) of (i) (CIP/PAH)₂₀ film and (ii) (CIP/PAH/SiO2/PAH)₂₀ film and high resolution XPS spectra for (CIP/PAH/SiO₂/PAH)₂₀ film: (b) F1s, (c) Si2p and (d) N1s.

Fig. 3. SEM morphologies and CA images (inset) of (CIP/PAH)₂₀ film (a) and (CIP/PAH/SiO₂/PAH)₂₀ film (b); cross-sectional morphologies and corresponding line scan analyses of (CIP/PAH)₂₀ film (c) and (CIP/PAH/SiO₂/PAH)₂₀ film (d).

Fig. 4. The PDP curves (a) and HER plots (b) of (i) AZ31 substrate, (ii) (CIP/PAH)₂₀/Mg and (iii) (CIP/PAH/SiO₂/PAH)₂₀/Mg in HBSS.

Fig. 5. Self-healing tests of the (CIP/PAH/SiO₂/PAH)₂₀ coated specimen in the presence of water: the cut, SEM morphologies and EDS results on the surface of the (CIP/PAH/SiO₂/PAH)₂₀ film after 0 h (a, d, g), 24 h (b, e, h) and 72 h (c, f, i) of immersion.

Fig. 6. Changes of amount of CIP loaded in (a) (CIP/PAH)n and (b) (CIP/PAH/SiO₂/PAH)n multilayers with the increase of assembled cycles.

Fig. 7. The cumulative release concentration (a-c) and corresponding pseudo-second-order kinetic plots (d-f) of CIP from the (i) (CIP/PAH)n and (ii) (CIP/PAH/SiO₂/PAH)n multilayers in PBS: (a, d) n=5, (b, e) n=10, (c, f) n=20.

Fig. 8. Optical photographs and colony-forming units numbers of viable bacteria colonies of S. aureus (a) and E. coli (b) on different samples: (i) control group, (ii) bare Mg alloy, (iii) (CIP/PAH)₂₀/Mg and (iv) (CIP/PAH/SiO₂/PAH)₂₀/Mg after incubating for 16 h.

Fig. 9. Schematic representations of the corrosion behavior, antibacterial activity and release behavior of the (CIP/PAH)₂₀ film (a) and (CIP/PAH/SiO₂/PAH)₂₀ film (b).