DOI:10.3390/cryst10060453
生物矿物在生物体内履行各种生理功能，但是，也可能发生病理性矿化，从而产生矿物病理，例如在尿道中形成草酸钙（CaOx）结石。受生物体利用生物有机基质生成生物矿物的能力，以及对理解结晶机制需求的启发，采用静电纺丝技术制备了具有随机可控拓扑结构的基于壳聚糖纤维的三维纤维网格。选择壳聚糖的原因在于它在体外结晶中的积极作用及其理化特性，从而使其功能性化学基团得以暴露，可以选择性地稳定CaOx的水合结晶形式。通过使用电结晶（EC）技术，在电纺壳聚糖纤维改性的导电锡铟氧化物（ITO）玻璃基板上生成CaOx晶体。通过光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射（XRD）技术分析了壳聚糖纤维和所得的CaOx晶体，结果表明，作为有机模板的三维纤维的化学性质和结构是控制CaOx类型、形貌以及晶体学取向的关键因素。
图1.光学图像说明在CaOx体外EC粘合在（a）滚筒（转速为1800 rpm，顺时针）和（b）平板收集器上之前，在ITO基板上制备壳聚糖-ESM的过程。白色、绿色和蓝色箭头分别表示工作电极、含壳聚糖纤维的ITO玻璃和铝箔。
图2.（a）壳聚糖粉末和（b）由R-壳聚糖纤维组成的ESM的FTIR。
图3.在用壳聚糖-ESM纤维改性的ITO基材上进行的CaOx EC的计时电位测定。（a）对照（裸基底），（b）R-壳聚糖纤维，（c）A-壳聚糖纤维。
图4.在（a）10×和（b）40×放大倍率下，负载在ITO衬底上的R-壳聚糖纤维的OM图像。
图5.在（a）10×和（b）40×放大倍率下，负载在ITO衬底上的A-壳聚糖纤维的OM图像。
图6.在（a）10和（b-d）40×放大倍率下，在ITO基底上获得的CaOx晶体的OM图像。
图7.R-壳聚糖纤维改性的ITO基底上获得的CaOx晶体的OM图像，（a）放大10倍，（b-d）40倍。
图8.A-壳聚糖纤维改性的ITO基板上获得的CaOx晶体的OM图像，（a）放大10倍，（b-d）放大40倍。
图9.壳聚糖纤维的SEM图像。（a，b）R-壳聚糖纤维和（c，d）A-壳聚糖纤维。
图10.在不同放大倍率下，在R-壳聚糖纤维改性ITO上经EC获得的CaOx晶体的SEM图像，显示了沿径向取向的圆周重排（a，b）和花状晶体（c）以及四方COD（d）晶体。白色、绿色和浅蓝色分别表示晶体的径向方向、纤维熔合和四方COD相。
图11.在不同放大倍率下，在A-壳聚糖纤维改性ITO上经EC获得的CaOx晶体的SEM图像，显示出大量花朵形态（b，c）的较小晶体（a）和四方双锥体COD（d）晶体。浅蓝色和蓝色箭头分别表示四方COD相的侧视图和俯视图。
图12.在改性ITO基材上获得的CaOx晶体的XRD衍射图：（a）使用R-壳聚糖纤维，（b）使用A-壳聚糖纤维，（c）ITO（对照，裸基底）和（d）ITO玻璃基底。D、M、*和↓分别对应于COD、COM、ITO玻璃的反射和不确定的相。
