【色母粒产业网】11月18日消息，二维纳米材料因其独特的性能，在航空航天、柔性电子以及生物医学等领域展现出了巨大的应用潜力。然而，连续化组装工艺的难题一直阻碍着其进一步发展。近日，来自北京航空航天大学化学学院的程群峰教授课题组与北京大学口腔医学院的邓旭亮教授课题组携手，在二维纳米复合材料连续化制备及骨再生应用研究上取得了突破性进展。相关研究成果已于2024年10月31日在国际顶级期刊《Nature》上发表，题为《Scalable ultrastrong MXene films with superior osteogenesis》。
在这项研究中，程群峰教授与邓旭亮教授(共同通讯作者)等科研人员提出了一种创新的策略。他们通过结合顺序桥接工艺和卷对卷辅助叶片涂层(RBC)技术，成功制备出了高性能的MXene薄膜。这种薄膜在近红外照射下展现出了出色的光热转换效率和成骨效果。具体来说，研究团队首先利用氢键将MXene薄片与丝胶进行桥接，随后采用连续的RBC工艺，以每分钟20厘米的速度将其组装成宏观薄膜。最后，通过锌离子(Zn2+)的桥接作用，成功固定了薄膜的排列结构。
据色母粒产业网了解，所制备的MXene(S-SBM)薄膜不仅具有高度有序和致密的特性，还展现出了卓越的抗拉强度(达到755 MPa)、韧性(17.4 MJ m-3)以及电磁干扰(EMI)屏蔽能力(78000 dB cm2 g-1)。此外，该薄膜还具有良好的环境稳定性、优异的光热转换性能和骨再生性能。这一研究成果不仅为MXene在柔性EMI屏蔽材料和骨组织工程领域的实际应用开辟了新途径，也为其他二维薄片的高性能和可扩展组装提供了新思路。
当前，临床应用的骨再生引导膜材料虽然具备一定的机械强度，但在调控成骨微环境方面存在不足，如无法有效清除活性氧/活性氮(ROS/RNS)等促炎相关分子，从而限制了其成骨效果。因此，开发一种既具备骨再生微环境调控作用又具备力学自支撑的新型材料显得尤为重要。碳化钛MXene纳米片因其优异的力学性能、纳米酶活性、光热转换性能和生物相容性，成为了制备高性能纳米复合材料的理想选择。然而，如何将MXene纳米片连续化组装成宏观高性能纳米复合材料，并深入探究其骨再生机制，一直是该领域亟待解决的关键科学问题。此次研究成果的发表，无疑为这一问题的解决提供了重要的科学依据和技术支撑。
