镁及其合金具有优异的生物相容性和机械性能，在生物医学领域发挥着重要作用。此外，镁是人体必需的微量元素，其离子形式能够促进成骨细胞分化。然而，镁及其合金过快的降解速率限制了它们作为骨植入材料的应用。此外，伤口愈合过程中的炎症和细菌感染情况是不可避免的，虽然镁合金在体外表现出一定的抗菌性能，但在体内的杀菌效果并不明显。因此，镁合金表面的防护和抗菌涂层是必要的。

    光热辅助材料具有较强的近红外吸收能力、良好的光稳定性和生物相容性，在生物医学材料领域有巨大的潜力，已被广泛研究。姜黄素(C₂₁H₂₀O₆，Cur)是姜黄的橙黄色结晶提取物，具有二酮基团，具有抗菌、抗炎和抗癌的特性。这种Cur提取物已广泛应用于生物医学领域，并且Cur的光敏特性已被证实。但是Cur的疏水性对于其在生物材料中的应用是不利的，研究发现，具有碗状结构的β-环糊精(β-CD)可以包裹Cur以降低其疏水性，增加溶解度。此外，海藻酸钠(SA)因其出色的吸附能力以形成柔软的纳米复合材料、纳米纤维和弹性凝胶，被认为是最受欢迎的“桥梁”候选者之一。另外，β-CD和SA已被证明可以作为固定材料接枝在一起。

    在本研究中，通过水热法在微弧氧化(MAO)处理后的AZ31镁合金表面开发了一种掺入β-CD@Cur-SA的原位Mg(OH)₂涂层。具有抗菌能力的Cur作为光敏剂，被β-CD包裹以提高其生物利用度。这是基于碗状结构的β-CD包裹小分子的能力。SA被选为β-CD@Cur和Mg(OH)₂晶体之间的“桥梁”，因为它的羧基很容易结合金属离子和羟基。本研究评价了新型复合涂层的防腐性能、光热抗菌性能和生物相容性。此外，讨论了所得复合涂层的涂层形成和双重抗菌机制。

    研究结果表明：

   （1）在SA与Mg²⁺离子的络合和β-CD的包封下，在MAO涂层表面形成了一层致密光滑的含有Cur、SA、β-CD和Mg(OH)₂的橙红色涂层，封闭了MAO涂层的微孔和微裂纹。

   （2）MAO/(β-CD@Cur)-SA-Mg(OH)₂涂层的腐蚀电流密度(5.35 × 10-9 A·cm^-2)比AZ31镁合金低4个数量级，比MAO涂层低2个数量级，表明该涂层具有优异的耐腐蚀性能。

   （3）在接触杀菌和光热抗菌的双重作用下，MAO/(β-CD@Cur)-SA-Mg(OH)₂涂层对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率分别高达99.95%和98.82%。

   （4）MAO/(β-CD@Cur)-SA-Mg(OH)₂涂层的光热转换效率为38.4%，在Hank’s溶液中表面温度可升高到46.5 ± 0.3 ℃，从而有效杀灭细菌，促进了镁合金在生物医学领域的应用。

    该论文“In vitro degradation and multi-antibacterial mechanisms of β-cyclodextrin@curcumin embodied Mg(OH)₂/MAO coating on AZ31 magnesium alloy”发表在《Journal of Materials Science & Technology》（132, 2023: 179-192）（https://doi.org/10.1016/j.jmst.2022.04.053）。第一作者为山东科技大学材料科学与工程学院硕士研究生薛奎，通讯作者为崔蓝月讲师，团队负责人为曾荣昌教授。

图1（a和b）MAO和（c和d）MAO/(β-CD@Cur)-SA-Mg(OH)₂涂层的微观扫描图（a和c中插图为宏观照片）；（e）元素含量图；（f）MAO和（h）MAO/(β-CD@Cur)-SA-Mg(OH)₂涂层的截面图和C元素谱图（g和i）。

图2（a-c）MAO/(β-CD@Cur)-SA-Mg(OH)₂涂层、MAO涂层、AZ31基体的能奎斯特图；（d）对应的波特图；（e）极化曲线；（f）AZ31基体、（g）MAO和MAO/(β-CD@Cur)-SA-Mg(OH)₂涂层的EC模型图

图3（a）AZ31基体、MAO和MAO/(β-CD@Cur)-SA-Mg(OH)₂涂层在Hank’s溶液或者空气中的光热升温曲线；（b）MAO/(β-CD@Cur)-SA-Mg(OH)₂涂层的6次开关循环曲线；（c）AZ31基体、MAO和MAO/(β-CD@Cur)-SA-Mg(OH)₂涂层的紫外-可见-近红外吸光度；近红外光照射下（d和g）AZ31基体、（e和h）MAO和（f和i）MAO/(β-CD@Cur)-SA-Mg(OH)₂涂层在空气中和Hank’s溶液中的红外摄像照片。所有测试所需要的红外光为808 nm，1.0 W·cm^-2。

图4（a）黑暗或者808 nm近红外光照射30 min环境下各组样品对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌率（n = 3，p* <0.05、p** < 0.01、p*** < 0.001、p**** < 0.0001）；（b）抗菌实验过程中的pH值；（c）相应的平板照片。

图5对照组、AZ31、MAO和MAO/(β-CD@Cur)-SA-Mg(OH)₂涂层在接受或未接受808 nm近红外光照射30 min后与MC3T3-E1细胞共培养24和72 h的（a）细胞活力和（b）活/死细胞染色。