近日，東北大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院王福會(huì)教授團(tuán)隊(duì)徐大可教授以第一作者身份在國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊Nature Reviews Microbiology（影響因子 88.1）發(fā)表題為“Microbially mediated metal corrosion”的綜述性文章（DOI: 10.1038/s41579-023-00920-3），該論文是國(guó)際微生物腐蝕研究領(lǐng)域的第一篇頂級(jí)綜述文章，材料學(xué)院電活性生物材料研究所戴瑞克·拉夫萊教授為本文的共同作者，美國(guó)俄亥俄大學(xué)顧停月教授為通訊作者，東北大學(xué)為第一完成單位。

      微生物腐蝕（Microbiologically influenced corrosion, MIC）是當(dāng)今材料領(lǐng)域亟需解決的一個(gè)難題。該論文從實(shí)際案例出發(fā)，重點(diǎn)列舉了工業(yè)、海洋、醫(yī)療以及太空環(huán)境中發(fā)生的微生物腐蝕問(wèn)題，歸納了微生物腐蝕涉及的重要反應(yīng)；總結(jié)了微生物在金屬腐蝕過(guò)程中的主要作用機(jī)理（圖1），討論了目前微生物腐蝕防治手段（圖2），并展望了未來(lái)微生物腐蝕研究領(lǐng)域的新思路與新方向。

      該論文全面總結(jié)了參與金屬腐蝕微生物的多樣性,明確了基因分析在微生物腐蝕研究中發(fā)揮的重要作用。論文首先肯定了從微生物被膜中分離代表性腐蝕微生物并進(jìn)行腐蝕評(píng)價(jià)工作的重要性，同時(shí)也指出利用分子生物學(xué)手段對(duì)菌群的腐蝕行為進(jìn)行研究更具有現(xiàn)實(shí)意義。文章同時(shí)提出，雖然可以通過(guò)基因分析評(píng)判某生物群落是否具有金屬腐蝕性，但僅從基因功能分析進(jìn)行微生物腐蝕機(jī)理的預(yù)測(cè)是不可靠的。

      該論文重點(diǎn)闡述了基于胞外電子傳遞的微生物腐蝕機(jī)理，總結(jié)了氫氣作為間接電子傳遞載體在金屬與微生物之間傳遞電子過(guò)程中的重要作用、闡明了細(xì)胞色素蛋白和導(dǎo)電性礦物質(zhì)介導(dǎo)的金屬與微生物之間的直接電子傳遞對(duì)金屬微生物腐蝕的影響規(guī)律、以及核黃素等有機(jī)小分子作為電子穿梭體在金屬與微生物之間的電子傳遞加速腐蝕的機(jī)制。

      黏附在材料表面的微生物被膜是導(dǎo)致微生物腐蝕的主要原因，傳統(tǒng)微生物腐蝕防護(hù)手段主要采用物理方法以及化學(xué)殺菌劑方法去除生物被膜。該文在傳統(tǒng)方法基礎(chǔ)上討論了新興的微生物腐蝕防治手段，例如抗菌金屬材料、新型防腐涂層、殺菌劑增效劑（D-氨基酸類殺菌劑增效劑）、多功能防腐殺菌緩蝕劑、活體生物被膜防腐蝕材料等。

      金屬材料的微生物腐蝕一直是全球未解之難題，每年由微生物腐蝕造成的損失高達(dá)5000億美元。雖然微生物腐蝕的研究已有百余年歷史，但其機(jī)理尚不明確。徐大可教授課題組近年來(lái)圍繞金屬材料的微生物腐蝕與防護(hù)這一多學(xué)科交叉研究方向，以微生物腐蝕的機(jī)理研究（基因水平）為主導(dǎo)，立足于“應(yīng)用基礎(chǔ)研究指導(dǎo)解決實(shí)際工程問(wèn)題”這一思路，圍繞“微生物腐蝕機(jī)理及其防治、耐微生物腐蝕材料的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)”這一主題，開(kāi)展了一系列交叉、深入和創(chuàng)新的研究工作，相關(guān)成果發(fā)表在Advanced Functional Materials、The ISME Journal、Biotechnology Advances、Chemical Engineering Journal、Bioactive Materials、Water Research和腐蝕領(lǐng)域頂級(jí)刊物Corrosion Science上。

圖1. 主要的微生物腐蝕機(jī)理

圖2. 微生物腐蝕防治方法