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東北大學(xué)材料學(xué)院《Nature Review Microbiology》金屬材料的微生物腐蝕！

2021-08-06 13:52:25 作者：材料學(xué)網(wǎng) 來(lái)源：材料學(xué)網(wǎng) 分享至：

近日，我校材料學(xué)院電活性生物材料研究所戴瑞克·拉夫萊教授在國(guó)際頂級(jí)刊物Nature Review Microbiology（影響因子60.6）發(fā)表題為《Electromicrobiology: the ecophysiology of phylogenetically diverse electroactive microorganisms》的綜述性文章（Nat. Rev. Microbiol., 2021, https://doi.org/10.1038/s41579-021-00597-6）。該論文重點(diǎn)闡明電活性微生物的生理學(xué)和系統(tǒng)發(fā)育學(xué)多樣性、電活性微生物群落的細(xì)胞外電子傳遞機(jī)制、以及電活性微生物研究在新材料等領(lǐng)域的潛在應(yīng)用。如圖1所示，電活性微生物可應(yīng)用于環(huán)境修復(fù)（圖1a）和生物能源領(lǐng)域（圖1b）。相關(guān)研究還為金屬材料的腐蝕與防護(hù)提供了新的思路（圖1c）。拉夫萊教授團(tuán)隊(duì)最近發(fā)現(xiàn)微生物具有宏量生產(chǎn)導(dǎo)電蛋白納米線的特性，充分挖掘了其蘊(yùn)藏在生物器件領(lǐng)域可待開(kāi)發(fā)的巨大潛力（圖1d）。導(dǎo)電納米線這種電活性生物材料具備獨(dú)特的功能，可廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)療、環(huán)境監(jiān)測(cè)、能源再生、生物兼容性電子器件等領(lǐng)域。

戴瑞克·拉夫萊教授系東北大學(xué)柔性引進(jìn)教授，依托材料學(xué)院腐蝕與防護(hù)研究中心成立了東北大學(xué)電活性生物材料研究所。目前該研究所的主要研究方向?yàn)榻饘俨牧系奈⑸锔g和導(dǎo)電蛋白納米線材料。戴瑞克·拉夫萊教授致力于微生物基礎(chǔ)研究，是美國(guó)微生物學(xué)科學(xué)院院士、美國(guó)科學(xué)促進(jìn)協(xié)會(huì)會(huì)士、中國(guó)科學(xué)院愛(ài)因斯坦講席教授，在Nature和Science正刊已發(fā)表25篇文章，連續(xù)15年ESI高被引科學(xué)家，世界微生物領(lǐng)域引用排名第一。

圖1 電活性微生物研究的應(yīng)用前景。（a）促進(jìn)形成U（IV）礦物質(zhì)沉淀；（b）有機(jī)廢棄物的厭氧轉(zhuǎn)化；（c）金屬材料的腐蝕防護(hù)；（d）自充電生物醫(yī)療監(jiān)測(cè)器。

電活性生物材料研究所成立一年來(lái)，創(chuàng)新性成果不斷涌現(xiàn)。該研究所徐大可教授（王福會(huì)教授團(tuán)隊(duì)）近期首次揭示了不銹鋼微生物腐蝕的直接電子傳遞機(jī)制，相關(guān)工作以題為“Stainless steel corrosion via direct iron-to-microbe electron transfer by Geobacter species”發(fā)表在微生物生態(tài)學(xué)領(lǐng)域Nature子刊ISME Journal上。金屬材料的微生物腐蝕一直是全球未解難題，每年的微生物腐蝕損失高達(dá)5000億美元。雖然微生物腐蝕的研究已有百年歷史，但其機(jī)理尚不明確。該工作首次證實(shí)了微生物可以通過(guò)外表面多血紅素c型細(xì)胞色素OmcS從金屬直接獲得電子從而導(dǎo)致金屬腐蝕的新機(jī)制，為微生物腐蝕的監(jiān)檢測(cè)和靶向防治提供了重要靶點(diǎn)。徐大可教授課題組2021年以來(lái)，圍繞金屬材料的微生物腐蝕與防護(hù)這一研究方向已發(fā)表中科院1區(qū)論文10篇，以上工作獲得中組部萬(wàn)人計(jì)劃青年拔尖人才項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目等項(xiàng)目的支持。

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