表面活性剂调控草酸钙纳米颗粒成核机制及尺寸效应的反应结晶研究

本研究通过反应结晶法合成草酸钙纳米颗粒，结合经典成核理论(CNT)分析诱导时间和过饱和度对成核机制的影响，发现CTAB和SDS分别缩短(14 s)和延长(41 s)诱导时间，DLS证实SDS可制备更小(<100 nm)、分布更均匀的颗粒，为肾结石防治材料开发提供新思路。

　　

草酸钙是肾结石的主要成分，其纳米颗粒的形成机制与尺寸控制对理解病理过程和开发抑制剂至关重要。目前，反应结晶法虽能合成纳米颗粒，但存在成核路径不明确、颗粒易团聚等问题。传统研究多聚焦宏观晶体，对纳米尺度成核动力学与表面活性剂调控机制的关联缺乏系统认知。

为揭示这一机制，研究人员通过反应结晶法合成草酸钙纳米颗粒，采用经典成核理论(CNT)分析诱导时间与过饱和度的关系，并引入阳离子表面活性剂CTAB（十六烷基三甲基溴化铵）和阴离子表面活性剂SDS（十二烷基硫酸钠）调控成核过程。研究通过电导率法实时监测成核动力学，结合动态光散射(DLS)量化颗粒尺寸分布，论文发表于《Results in Chemistry》。

关键技术包括：1）反应结晶法控制钙离子与草酸根反应；2）电导率法测定诱导时间；3）DLS分析纳米颗粒尺寸；4）经典成核理论模型拟合数据。

研究结果部分：

1. 成核机制分析：无表面活性剂时，均相成核（R²
   =0.9718）与二次成核（R²
   =0.9557）共存，但前者占主导。添加CTAB或SDS后，均相成核相关性提升至0.99以上，证实表面活性剂强化均相路径。
2. 表面活性剂效应：CTAB缩短诱导时间至14秒（促进成核），SDS延长至41秒（抑制成核）。DLS显示SDS组颗粒尺寸<100 nm且分布更窄，CTAB组尺寸较大。
3. 过饱和度影响：过饱和度1.2-1.7范围内，诱导时间随过饱和度增加呈指数下降（t_ind
   =5.8554S^?0.224
   ），符合CNT预测。

结论表明，草酸钙纳米颗粒通过均相成核形成，表面活性剂类型可精准调控成核动力学与颗粒尺寸。SDS通过静电排斥作用更有效抑制团聚，这对开发基于表面活性剂的肾结石抑制剂具有重要指导意义。研究为纳米材料可控合成及生物医学应用提供了理论框架，未来需进一步探索pH、搅拌速度等因素的影响。