Magnesium has shown potential application as a bio-absorbable biomaterial, such as for bone screws and plates. In order to improve the surface bioactivity, a calcium phosphate was coated on a magnesium alloy by a phosphating process (Ca–P coating). The surface characterization showed that a porous and netlike CaHPO4·2H2O layer with small amounts of Mg2+ and Zn2+ was formed on the surface of the Mg alloy. Cells L929 showed significantly good adherence and significantly high growth rate and proliferation characteristics on the Ca–P coated magnesium alloy (p < 0.05) in in-vitro cell experiments, demonstrating that the surface cytocompatibility of magnesium was significantly improved by the Ca–P coating. In vivo implantations of the Ca–P coated and the naked alloy rods were carried out to investigate the bone response at the early stage. Both routine pathological examination and immunohistochemical analysis demonstrated that the Ca–P coating provided magnesium with a significantly good surface bioactivity (p < 0.05) and promoted early bone growth at the implant/bone interface. It was suggested that the Ca–P coating might be an effective method to improve the surface bioactivity of magnesium alloy.

Mn and Zn were selected to develop a Mg–Zn–Mn magnesium alloy for biomedical application due to the good biocompatibility of Zn and Mn elements. Microstructure, mechanical properties, corrosion properties and biocompatibility of the Mg–Zn–Mn alloys have been investigated by use of optical microscope, scanning electron microscope, tensile testing, and blood hemolysis and cell toxicity. Microstructure observation has shown that the addition of Zn and the extrusion significantly refined the grain size of both the as-cast and the extruded magnesium alloys, which mainly contributes to the high tensile strength and good elongation. Polarization test has shown Zn could accelerate the formation of a passivation film, which provides good protection to the magnesium alloy against simulate body fluid. Cell culture and hemolysis tests have shown that the magnesium alloy did not have cell toxicity, showing good cytocompatibility, but the alloy caused hemolysis to blood system. It was suggested that surface modification have to be adopted to improve the blood compatibility of the magnesium alloy for the application in blood environment.

Rapid detection of NO3–-N is critical to address the challenges of food security, environmental degradation, and climate change. Conventional methods for sensing NO3–-N in water demand pretreatments and chemical reagents, which are time- and cost-consuming. Consequently, Fourier transform infrared attenuated total reflectance (FTIR-ATR) spectroscopy has been well applied for the determination of NO3–-N. However, the conventional ATR crystals, i.e., zinc selenide (ZnSe) and diamond, showed a weakness in duration or cost since the ZnSe material was relatively soft and diamond was relatively expensive. In this study, comparing with ZnSe-ATR and diamond-ATR, a silicon-based ATR (Si-ATR) accessory was developed and used to explore the applicability and stability for sensing NO3–-N combining mathematic algorithms. It was found that partial least-squares regression (PLSR) showed a good performance comparing with the algorithms of principal component analysis (PCA) and linear regression (LR), and it was recommended for quantifying NO3–-N. For ZnSe-ATR, the residual prediction deviation (RPD) was more than 1.80, the determination coefficient (R2) was more than 0.7725, and the root-mean-square error (RMSE) was less than 2.73 mg L–1. For diamond-ATR, the RPD was more than 1.76, the R2 was more than 0.7309, and the RMSE was less than 8.22 mg L–1. For Si-ATR, the RPD was more than 1.42, the R2 was 0.5198, and the RMSE was less than 11.02 mg L–1. It was confirmed that all three types of ATR could be applied in the quantification of NO3–-N in water for high nitrate concentrations. However, for the quantification of low nitrate concentrations (0–1 mg L–1 NO3–-N), ZnSe-ATR and diamond-ATR acquired the same accuracy, while Si-ATR had a lower accuracy. The pretreatment of Si-ATR-based spectra using the deconvolution algorithm could improve the prediction accuracy compared to water deduction for predicting low NO3–-N. Furthermore, a Si-ATR accessory was developed using Si-ATR, which was reliable for NO3–-N concentration quantification in water with the advantage of its low cost and long durability. Totally, samples with high nitrate concentrations implied a more reliable prediction for all crystals, and comprehensively, ZnSe-ATR was recommended for sensing low nitrate concentrations; diamond-ATR was recommended for samples with strong acid or base corrosion; and for sensing relatively high nitrate concentrations, such as in natural water bodies, Si-ATR was more economical because of its low cost and relatively long use life.