通过多尺度理化性质综合表征重新审视胆囊结石结构

《Scientific Reports》：Revisiting gallbladder stones structure through integrated multiscale physicochemical characterization

　　

摘要

胆结石是通过物理化学、代谢和微生物过程形成的复杂生物矿。在本研究中，对胆结石进行了全面表征，揭示了包含 C、N、O、Mg、Al、Si、P、S、Ca、Cu、Mn、Fe、Co、Zn 和 Cd 的复杂元素组成特征。表征工作整合了扫描电子显微镜联能谱分析（SEM–EDX）、原子吸收光谱（AAS）、X 射线衍射（XRD）、电子顺磁共振（EPR）光谱、傅里叶变换红外（FTIR）光谱、X 射线光电子能谱（XPS）、拉曼光谱和热分析。观察到多样化的、异质分布的微量金属特征，并具有潜在的表面富集现象。XRD、FTIR、热分析和拉曼光谱证实了以胆固醇为主的矿物学特征，包含混合无水和单水合物多晶型，而 SEM–EDX 揭示了主要元素和微量元素的异质空间分布。EPR 分析揭示了胆结石基质中处于异质配位环境中的 Mn²⁺ 离子，而互补分析确定了可能有助于 Mn²⁺ 配位的潜在氧供体配体。XPS 揭示了表面存在疏水性有机区域和共存的氧化官能团。综上所述，这些分析揭示了显著的化学、结构、元素和表面异质性，突显了整合体相和表面敏感技术的价值。这些理化特征为关于生物相互作用（包括微生物黏附）的假设提供了基础，这些假设需要实验验证。