生物表面活性剂类型与引入顺序调控微生物诱导碳酸钙沉淀（MICP）中生物CaCO3形貌的机制研究

为解决微生物诱导碳酸钙沉淀（MICP）技术中生物碳酸钙（Bio-CaCO3）形貌不可控的难题，研究人员通过引入鼠李糖脂（rhamnolipids）和槐糖脂（sophorolipids），系统探究了生物表面活性剂类型及引入顺序对Bio-CaCO3形貌的调控作用。研究发现，预引入鼠李糖脂促进纤维状方解石聚集，而预引入槐糖脂则形成球形方解石；后引入则稳定空心球状球霰石。该研究为MICP技术中材料形貌精准调控提供了理论依据。

　　

近年来，微生物诱导碳酸钙沉淀（Microbially Induced Carbonate Precipitation, MICP）技术因其环境友好特性备受关注，但生成的生物碳酸钙（Bio-CaCO₃）形貌多变的问题制约了其应用。这项研究巧妙利用两种明星生物表面活性剂——鼠李糖脂（rhamnolipids）和槐糖脂（sophorolipids），像"分子导演"般精准调控碳酸钙晶体的"成长剧本"。

当溶液中没有生物表面活性剂时，碳酸钙晶体团队由高冷的菱形方解石（calcite）和活泼的球形球霰石（vaterite）组成。有趣的是，若在结晶前预先加入鼠李糖脂，会促使方解石晶体像被施了魔法般形成束状聚集体；而槐糖脂的提前介入则让方解石乖乖长成规整的球形。更令人称奇的是，若在晶体形成后再引入这两种表面活性剂，它们会像"纳米级保护罩"般将中空的球霰石稳定保存下来。

深层机制研究表明，这些表面活性剂不仅改变了晶体的"外貌"，更通过调控溶液中溶解性有机质（Dissolved Organic Matter, DOM）的组成和含量，像幕后推手般影响着整个MICP过程的化学反应路径。这项发现为环境修复、生物建材等领域的材料形貌设计提供了全新的调控策略，让微生物矿化技术向精准化应用迈出关键一步。