Hebei Messi Biology Co., Ltd. weist darauf hin, dass Magnesiumhydroxid und Magnesiumoxid in zahlreichen Bereichen Anwendung finden, darunter Medizin, Energieversorgung, Luft- und Raumfahrt, Lebensmittelverarbeitung, Körperpflegeprodukte, Katalyse, feuerfeste Materialien, Flammschutz, Schwermetallentfernung, Rauchgasentschwefelung sowie die Neutralisierung saurer Abwässer. Unter diesen Produkten weisen Magnesiumhydroxid und Magnesiumoxid im Nanomaßstab die höchste Wertschöpfung auf. Angesichts der Entwicklung des Landes zur zweitgrößten Volkswirtschaft der Welt wird ein deutlicher Anstieg der Nachfrage nach diesen Nanomaterialien erwartet, was auf vielversprechende Marktperspektiven hindeutet.
In der vorliegenden Studie wurden mittels chemischer Fällung Pulver aus Nano-Magnesiumhydroxid und Nano-Magnesiumoxid – sowie dotierte Nanopulver – mit unterschiedlichen Morphologien hergestellt. Als Ausgangsmaterial dienten anorganische Magnesiumsalze, als Fällungsmittel wässrige Ammoniaklösung, als Dispergiermittel zur Steuerung des Kristallhabitus PEG1000 sowie Titan und Zink als Dotierungselemente. Die resultierenden Produkte wurden hinsichtlich Phase, Struktur, Zusammensetzung und Morphologie mittels Röntgendiffraktometrie (XRD), Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA/XRF), Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS) und Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) charakterisiert. Die wichtigsten Forschungsergebnisse lassen sich wie folgt zusammenfassen:
1) Basierend auf der Analyse der Ergebnisse orthogonaler Versuchsreihen und einer umfassenden Bewertung der Auswirkungen auf Korngröße und Ausbeute wurden die optimalen Bedingungen für die Herstellung von Nano-Magnesiumhydroxid ermittelt: eine Mg²⁺-Konzentration von 0,2 mol/L, eine Reaktionstemperatur von 60 °C, eine Reaktionszeit von 1,5 Stunden sowie eine Zugabe von mehr als 10 mL wässriger Ammoniaklösung.
2) Das Tensid PEG beeinflusst die Morphologie, Struktur und Korngröße von Mg(OH)₂/MgO maßgeblich. Experimente zeigten, dass die optimale Zugabemenge von PEG1000 im Bereich von 0,3 % bis 4,0 % liegt. Durch Variation des Gewichtsanteils von PEG1000 konnten Nano-Magnesiumhydroxid-Pulver mit nadel-, flocken- und röhrenförmiger Morphologie hergestellt werden.
3) Die Verwendung von Ethanol als Reaktionslösungsmittel begünstigt die Kristallisation des Oxids und verringert die mittlere Korngröße des Produkts; Die Kristallinität des resultierenden Produkts ist jedoch geringer als die von Produkten, die in einem reinen Wassersystem synthetisiert wurden. 4) Eine Dotierung mit Titan hemmt die Kristallisation von Magnesiumoxid und fördert die Dispergierung der Pulverpartikel, was potenziell zur Bildung von Ti-dotierten Magnesiumoxid-Nanoröhren führen kann (bei einem Dotierungsgrad von 3 Mol-%); Ti⁴⁺-Ionen treten in das Magnesiumoxid-Gitter ein und ersetzen Mg²⁺-Ionen, wodurch eine Struktur mit begrenzter Substitutions-Mischkristallbildung entsteht.
5) Eine Erhöhung des Zink-Dotierungsgehalts führt zu einer Zunahme der Korngröße (bei 500 °C); Analysen mittels RFA (XRF), XPS und XRD zeigen, dass Zn²⁺-Ionen einen Teil der Mg²⁺-Ionen im Magnesiumoxid-Gitter ersetzen und dabei ebenfalls eine Struktur mit begrenzter Substitutions-Mischkristallbildung ausbilden.
Aufbauend auf den genannten Forschungsarbeiten untersucht diese Studie die antibakteriellen Breitbandeigenschaften von Nano-Magnesiumhydroxid und Nano-Magnesiumoxid unter Verwendung des Kirby-Bauer-Scheibendiffusionstests sowie suspensionsbasierter antibakterieller Tests, wobei der Schwerpunkt auf hochgradig multiresistenten Bakterien liegt, die häufig in klinischen Laboren angetroffen werden. Die Ergebnisse zeigen, dass sowohl Nano-Magnesiumhydroxid als auch Nano-Magnesiumoxid eine signifikante antibakterielle Aktivität gegen *Staphylococcus aureus*, *Escherichia coli*, *Pseudomonas aeruginosa*, *Bacillus subtilis*, *Bacillus thuringiensis* und *Bacillus cereus* aufweisen. Zudem ist ihre bakterizide Wirksamkeit gegen grampositive Bakterien deutlich höher als gegen gramnegative Bakterien. Des Weiteren untersucht die Studie die antibakteriellen Breitbandeigenschaften von Zink- und Titan-dotiertem Nano-Magnesiumoxid. Schließlich wurden vorläufige Bewertungen der Biokompatibilität des synthetisierten Nano-Magnesiumhydroxids und Nano-Magnesiumoxids mittels *in-vitro*-Hämolysetests durchgeführt; dabei konnte die hämolytische Aktivität des Nano-Magnesiumoxids durch die Einarbeitung von synthetisiertem Nano-Hydroxyapatit verringert werden. Diese experimentellen Ergebnisse liefern eine wichtige Grundlage für die zukünftige Entwicklung und spezifische biomedizinische Anwendung von Nano-Magnesiumhydroxid und Nano-Magnesiumoxid.