近日，东北大学材料科学与工程学院王福会教授团队徐大可教授以第一作者身份在国际权威学术期刊Nature Reviews Microbiology发表题为“Microbially mediated metal corrosion”的综述性文章（DOI:10.1038/s41579-023-00920-3），该论文是国际微生物腐蚀研究领域的第一篇顶级综述文章，材料学院电活性生物材料研究所戴瑞克·拉夫莱教授为本文的共同作者，东北大学为第一完成单位。


        微生物腐蚀（Microbiologically influenced corrosion, MIC）是当今材料领域亟需解决的一个难题。该论文从实际案例出发，重点列举了工业、海洋、医疗以及太空环境中发生的微生物腐蚀问题，归纳了微生物腐蚀涉及的重要反应；总结了微生物在金属腐蚀过程中的主要作用机理（图1），讨论了目前微生物腐蚀防治手段（图2），并展望了未来微生物腐蚀研究领域的新思路与新方向。



图1 主要的微生物腐蚀机理


图2 微生物腐蚀防治方法

 

        该论文全面总结了参与金属腐蚀微生物的多样性，明确了基因分析在微生物腐蚀研究中发挥的重要作用。论文首先肯定了从微生物被膜中分离代表性腐蚀微生物并进行腐蚀评价工作的重要性，同时也指出利用分子生物学手段对菌群的腐蚀行为进行研究更具有现实意义。文章同时提出，虽然可以通过基因分析评判某生物群落是否具有金属腐蚀性，但仅从基因功能分析进行微生物腐蚀机理的预测是不可靠的。

        该论文重点阐述了基于胞外电子传递的微生物腐蚀机理，总结了氢气作为间接电子传递载体在金属与微生物之间传递电子过程中的重要作用、阐明了细胞色素蛋白和导电性矿物质介导的金属与微生物之间的直接电子传递对金属微生物腐蚀的影响规律、以及核黄素等有机小分子作为电子穿梭体在金属与微生物之间的电子传递加速腐蚀的机制。

        黏附在材料表面的微生物被膜是导致微生物腐蚀的主要原因，传统微生物腐蚀防护手段主要采用物理方法以及化学杀菌剂方法去除生物被膜。该文在传统方法基础上讨论了新兴的微生物腐蚀防治手段，例如抗菌金属材料、新型防腐涂层、杀菌剂增效剂（D-氨基酸类杀菌剂增效剂）、多功能防腐杀菌缓蚀剂、活体生物被膜防腐蚀材料等。

        金属材料的微生物腐蚀一直是全球未解之难题，每年由微生物腐蚀造成的损失高达5000亿美元。虽然微生物腐蚀的研究已有百余年历史，但其机理尚不明确。徐大可教授课题组近年来围绕金属材料的微生物腐蚀与防护这一多学科交叉研究方向，以微生物腐蚀的机理研究（基因水平）为主导，立足于“应用基础研究指导解决实际工程问题”这一思路，围绕“微生物腐蚀机理及其防治、耐微生物腐蚀材料的设计与开发”这一主题，开展了一系列交叉、深入和创新的研究工作，相关成果发表在Advanced Functional Materials、The ISME Journal、Biotechnology Advances、Chemical Engineering Journal、Bioactive Materials、Water Research和腐蚀领域顶级刊物Corrosion Science上。

 

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