特质，成为构筑高功能纳米复合资料的中心构建单元。但是，将MXene纳米片有用且接连地拼装为微观标准的高功能纳米复合资料，并深化探求其促进骨再生的内涵机制，是当时骨再生使用范畴亟待霸占的中心科学难题。针对此应战，本研讨团队创始性地规划并施行了一种根据卷
该战略所制备的规模化有序交联MXene（简称S-SBM）薄膜，展示出了特殊的拉伸强度（到达755 MPa）与耐性（17.4 MJ/m³），其强壮的力学自支撑功能为坚持成骨细胞成长所需的空间结构供给了有力支撑。此外，S-SBM薄膜还展示出高效的活性氧/活性氮物种（ROS/RNS）铲除才能，并能促进巨噬细胞向M2型极化，然后在成骨微环境的调控中扮演重要人物。与市售引导骨再生（GBR）资料比较，S-SBM薄膜在体内试验中展示出了更为显着的成骨功率，8周内重生骨体积分数高达77.4%，这一效果标志着S-SBM薄膜在临床骨修正范畴具有宽广的使用潜力。相关研讨效果已以Scalable ultrastrong MXene films with superior osteogenesis为题，在《Nature》期刊上宣布，为骨再生资料科学的研讨供给了新的视角与思路。
探求并开发具有骨再生微环境调控功用的高强度自支撑新式资料，是达到高效且安全促进骨安排再生的中心战略，这一范畴的研讨蕴含着深远的临床含义与经济价值。当时，临床上所选用的骨再生引导膜资料，虽然具有必定的机械强度，但在调控成骨微环境方面存在缺少，尤其是缺少铲除活性氧/活性氮（ROS/RNS）等促炎分子的才能，这在某些特定的程度上约束了其促进骨安排再生的效果。因而，研制出一种既能有用调控骨再生微环境又具有杰出力学自支撑特性的新式资料，成为当时研讨的重要方向。
碳化钛MXene资料因其多功用性而备受瞩目，这些功用包含但不限于杰出的机械功能、超卓的电学特性、优秀的光热转化功率、杰出的生物相容性以及骨诱导潜能。但是，要完成MXene资料在商业使用中的广泛推行，重点是可以从纳米级薄片动身，规模化地生产出高功能的MXene微观结构。惋惜的是，MXene资料较弱的层间相互效果以及有几率存在的孔隙结构，往往会导致大面积MXene薄膜的力学功能、电导率及环境安稳性下降，然后严峻阻止了其在实践使用中的进一步拓宽。
1.本研讨立异性地提出了一种结合卷对卷辅佐刮涂技能与有序界面交联的新战略，旨在完成高功能二维纳米复合薄膜资料的接连化制备流程。详细而言，该战略首要经过卷对卷辅佐刮涂技能，将MXene纳米片与丝胶蛋白（SS）混合溶胶接连化拼装成氢键交联的MXene（S-HBM）薄膜。随后，将所得S-HBM薄膜浸泡于氯化锌（ZnCl₂）溶液中，经过离子交联效果，进一步规模化制备出有序交联的MXene（S-SBM）薄膜（如图1a-d所示）。
2.与文献中报导的其他MXene薄膜资料比较，本研讨制备的SBM薄膜在力学功能、耐性以及电磁屏蔽功能上均展示出显着优势。
图1 卷对卷辅佐刮涂结合有序界面交联战略完成高功能MXene薄膜接连化制备
1.纳米X射线断层扫描三维重构图画显现，相较于未交联MXene（S-MXene）薄膜，S-SBM薄膜的孔隙率显着下降（图2a-c）。
2.广角X射线散射剖析提醒，S-SBM薄膜在枯燥进程中能更好地坚持湿态下的规整取向结构（图2d）。
3.有序交联进程有用按捺了MXene纳米片在枯燥时的毛细缩短，完成了纳米片的规整密实拼装。得益于增强的界面相互效果与密实结构，S-SBM薄膜相较于S-MXene薄膜，展示出更高的拉伸强度（755 ± 22 MPa，图2e、f）、杨氏模量（32.9 ± 1.9 GPa）、耐性（17.4 ± 0.5 MJ/m³）、耐疲惫性（图2g）、抗应力松懈性（图2i）以及电磁屏蔽功能（78,000 ± 800 dB·cm²/g，图2j）。
4.经过纳米X射线h），本研讨初次直接观察到有序界面交联效果能显着按捺二维纳米复合资料内部裂纹的扩展。
S-SBM薄膜因其密实的结构可以有用阻止氧气和水分子浸透至MXene纳米片层间，然后减缓氧化进程。在湿润环境条件下，相较于S-MXene薄膜，S-SBM薄膜展示出更安稳的导电功能（图3a）、电磁屏蔽效能（图3b）以及光热转化功率（图3c）。进一步地，S-SBM薄膜的外表温度随红外光强的增强而升高（图3d），而且表现出杰出的光热转化安稳性（图3e）。
1.本研讨立异性地将高强度S-SBM薄膜使用于骨再生范畴。骨髓间充质干细胞（BMSCs）在S-MXene与S-SBM薄膜外表均可自在铺展，且细胞骨架明晰（图4a），证明了其超卓的生物相容性。与S-MXene和丝胶蛋白（SS）薄膜比较，S-SBM薄膜外表培育的BMSCs数量显着地添加（图4b），标明MXene纳米片与SS分子具有协同促进BMSCs增殖的效应。
2.将S-MXene与S-SBM薄膜作为引导骨再生（GBR）膜植入大鼠颅骨残缺处8周后，S-MXene薄膜产生破碎，而S-SBM薄膜坚持结构完好，显现出更优的屏障功能。与空白对照组比较，S-MXene与SS组观察到更多的重生骨构成（图4c-f），标明MXene纳米片与SS分子具有十分杰出的成骨诱导才能。
3.凭仗杰出的屏障效应及MXene与SS分子的协同成骨效果，S-SBM组在体内试验中展示出最高的成骨功率（77.4 ± 3.5%）和骨密度（692 ± 12 mg/cm³）。
4.经过体内及体外试验，深化探求了S-SBM薄膜在抗炎与免疫调节方面对促进骨机制的奉献（图5e）。在大鼠颅骨残缺模型中，S-SBM薄膜的植入导致MXene纳米片与SS分子协同效果，有用铲除活性氧与活性氮（图5a），促进巨噬细胞向M2型极化（图5b），并减轻炎症反响（图5c）。这些效应一起促进了骨髓间充质干细胞（BMSCs）的增殖及向成骨方向分解（图5d）。
综上所述，本研讨获得的创始性效果对骨再生修正范畴具有里程碑式的含义。其中心在于成功研制出兼具成骨微环境调控功用与高强度力学自支撑特性的新式资料，并深化解析了二维纳米复合资料在引导骨再生进程中的级联生物学机制。这一效果有用处理了安全、高效促进骨再生所面对的应战，不仅为新式临床骨再生资料的研制拓荒了簇新途径，也为其他二维纳米资料的高功能规模化拼装及其大范围的使用研讨供给了有利的启示。特别的重要的是，本研讨初次验证了有序界面交联效果在显着按捺二维纳米复合资料内部裂纹扩展方面的有用性。
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