《Journal of Alloys and Compounds》：Microstructure Controlled Dielectric Transport and Surface Biointeraction in Mg/Zn-Doped Hydroxyapatite-KTN Ceramic Composites
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本研究制备了Mg/Zn掺杂羟基磷灰石与钾锑酸铅（M/Z-HAP-KTN）复合材料，通过固相法合成不同配比样品（C1-C5）。XRD证实M/Z-HAP和KTN共存，无次生产物。KTN含量增加促进晶粒生长（290-630 nm）和介电极化（介电常数15.18-98.50@1MHz）。阻抗分析显示热激活传输机制，表面生物活性增强（蛋白质吸附21.7-49.1 μg/mL，SBF中骨样羟基磷灰石形成）。细胞相容性测试表明存活率>96%，低毒性。C4配比（40% M/Z-HAP-60% KTN）综合性能最优。研究表明介电性能影响表面电荷与生物分子相互作用，M/Z-HAP-KTN复合材料可作为电活性生物界面材料。
M. 杜尔迦·加内什 | 穆克什·库马尔·马尼卡萨米 | 达萨里·卡利亚尼 | 阿贾伊库马尔·B·库努马卡拉 | 帕穆·多比迪
印度古瓦哈提理工学院（IITG）物理系电陶瓷实验室，古瓦哈提，阿萨姆邦-781039，印度
摘要
开发兼具生物活性和电学功能的多功能生物材料对于下一代生物医学接口至关重要。在本研究中，合成了掺镁/锌的羟基磷灰石（M/Z-HAP）和钽酸钾铌（KTN，KTa?.?Nb?.?O?）复合材料，以探讨介电极化与生物表面相互作用之间的关系。通过固态处理制备了不同成分的复合材料，包括C1（80% M/Z-HAP-20% KTN）、C2（60:40）、C3（50:50）、C4（40:60）和C5（20:80）。X射线衍射（XRD）分析证实了M/Z-HAP和KTN相的共存，未检测到二次反应产物。KTN含量的增加促进了晶粒生长（约290-630纳米），并增强了介电极化，介电常数从15.18增加到98.50（1 MHz）。阻抗和导电性分析表明，传输过程受界面极化和跳跃机制的调控。增强的极化作用提高了表面生物活性，在模拟体液中实现了更好的蛋白质吸附（约21.7-49.1 μg/mL）和类似骨的磷灰石形成。使用正常人角质形成细胞和成纤维细胞的细胞相容性测试显示，细胞存活率相对于对照组保持在96%以上，表明几乎没有细胞毒性。在所有组合物中，C4（40% M/Z-HAP-60% KTN）表现出最平衡的性能，结合了良好的介电响应、蛋白质吸附能力、矿化行为和细胞相容性。这些结果揭示了一种极化辅助的生物活性机制，其中介电性质影响生物分子和细胞的表面电荷相互作用，展示了M/Z-HAP-KTN复合材料在电活性生物医学接口和生物功能陶瓷涂层方面的潜力。
引言
多功能生物材料的发展在生物医学研究中受到了广泛关注，特别是在骨组织工程和可植入医疗设备的设计方面[1]、[2]。具有压电性、热电性和铁电性等特性的电活性材料因能够加速骨骼愈合和再生而被广泛研究[3]、[4]。这些材料在生物电刺激中起着关键作用，促进细胞分化、骨整合和整体组织再生[5]、[6]、[7]。将具有增强介电、阻抗和导电性能的材料整合到生物医学设备中可以显著提高其性能和寿命[7]、[8]。羟基磷灰石（HAP，Ca??(PO?)?(OH)?）常用于生物医学应用，因为它类似于骨骼的矿物成分，具有良好的生物相容性，并具有天然的骨骼生长支持能力[9]、[10]、[11]、[12]。然而，其有限的电性能和机械强度限制了其在电活性或多功能生物医学系统中的应用。为了解决这些问题，离子替代和复合工程等策略已被证明可以有效改善基于HAP的材料的物理和生物性能。在各种添加剂中，镁（Mg2?）和锌（Zn2?）特别值得注意，因为它们存在于骨骼中，并对酶活性、骨代谢和细胞信号传导至关重要[13]。将Mg2?替代到HAP中可以控制晶体生长，增加晶格无序性，并影响表面活性，而Zn2?有助于抗菌性能并支持骨细胞发育[14]。因此，同时掺杂Mg和Zn的HAP可以改善生物反应和物理活性，相比纯HAP有更好的效果[15]。同时，钽酸钾铌（KTa???Nb?）是一种以其高介电常数、强极化响应和可调电性能而闻名的陶瓷[16]、[17]、[18]。KTN及其类似的铁电或介电陶瓷已被用于传感器、执行器和电活性接口的研究，因为它们可以存储和控制电场[19]。最近的研究表明，电活性或介电表面可以影响蛋白质附着、离子交换和细胞在材料界面的相互作用，从而引发了将电活性陶瓷与生物相容材料结合的兴趣[20]。
# 由于文本内容较长，这里仅提供结构化的摘要和引言部分
