新研究为微生物腐蚀精准防控提供理论依据

近日，东北大学王福会教授团队徐大可教授课题组在微生物腐蚀机理研究领域取得重要突破。该团队首次揭示了电活性微生物通过直接/间接电子传递协同加速不锈钢钝化膜破坏的分子机制，为微生物腐蚀的精准防控提供了理论依据。相关成果发表在《德国应用化学》上。

微生物腐蚀是金属材料失效的主要原因之一，全球约20%的腐蚀损失与其直接相关。不锈钢表面致密的钝化膜是其抗腐蚀的关键屏障，然而电活性微生物可通过复杂的生物-非生物界面作用破坏这一保护层，具体机制长期未被阐明。

徐大可团队以典型电活性微生物—奥奈达希瓦氏菌为研究对象，通过合成生物学手段对其基因进行编辑，成功构建了可过量分泌电子载体吩嗪-1-羧酸的工程菌株。结合高分辨钝化膜表征与分子生物学技术，系统揭示微生物通过“直接-间接电子传递协同”加速钝化膜溶解的全新机制。

研究显示，基因编辑后的菌株通过外膜细胞色素蛋白介导的直接电子传递，以及吩嗪-1-羧酸和核黄素介导的间接电子传递，在生物膜-金属界面形成完整电子传递链。这一过程不仅改变钝化膜的微观结构与成分，还显著提升界面过氧化氢浓度，导致钝化膜溶解。该发现突破了传统腐蚀理论中“钝化膜可自发修复”的认知，为开发靶向电子传递通路的防腐技术提供了新思路。

该研究首次从电子传递链视角系统揭示了微生物腐蚀的动态过程，不仅深化了对生物-非生物界面作用的理解，还为海洋工程、能源管道等领域的腐蚀防控提供了理论支撑。

相关论文信息：10.1002/anie.202425220